時(shí)間:2010-04-26 15:24:39來(lái)源:luonan
摘要:
本文介紹了一種基于PLC的全礦井膠帶運(yùn)輸機(jī)集中監(jiān)控系統(tǒng),該系統(tǒng)設(shè)置了現(xiàn)場(chǎng)控制站和一個(gè)控制主站,建立了CC-LINK通訊網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)了對(duì)膠帶運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)設(shè)備的CRT集中監(jiān)控,取得了提高生產(chǎn)效率、減少現(xiàn)場(chǎng)操作人員、提高安全性的良好效果。
關(guān)鍵詞:PLC 集中監(jiān)控 膠帶運(yùn)輸機(jī)
§1 前言
煤礦膠帶機(jī)集控系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠與否直接影響礦井的經(jīng)濟(jì)效益。為提高系統(tǒng)的可靠性和安全性,實(shí)施集中監(jiān)控,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的綜合保護(hù)和集中監(jiān)控,是十分必要的。
唐山開誠(chéng)電器有限責(zé)任公司生產(chǎn)的智能皮帶機(jī)集中控制與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是應(yīng)用于礦山皮帶運(yùn)輸自動(dòng)化的高科技產(chǎn)品,本系統(tǒng)是以《煤礦安全規(guī)程》為依據(jù),總結(jié)礦山運(yùn)輸過(guò)程中所出現(xiàn)的事故,本著安全性高、實(shí)用性強(qiáng)、具有先進(jìn)性的特點(diǎn)而研制開發(fā)的新一代綜合控制系統(tǒng)。
集控系統(tǒng)與調(diào)度電話系統(tǒng)、工業(yè)電視系統(tǒng)一起,構(gòu)成一個(gè)完整的操作、調(diào)度、監(jiān)視網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的遙測(cè)、遙信、遙控。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)提高生產(chǎn)效率、降低事故率,減少故障處理時(shí)間、減少現(xiàn)場(chǎng)操作人員、提高經(jīng)濟(jì)效益。
§2 集控系統(tǒng)的描述
目前,PLC始終處于工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場(chǎng),為各種各樣的自動(dòng)化控制設(shè)備提供了非??煽康目刂茟?yīng)用。其主要原因,在于它能夠?yàn)樽詣?dòng)化控制應(yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案,適合于當(dāng)前工業(yè)企業(yè)對(duì)自動(dòng)化的需要。
在全球工業(yè)計(jì)算機(jī)控制領(lǐng)域,圍繞開放式過(guò)程控制系統(tǒng)、開放式過(guò)程控制軟件、開放式數(shù)據(jù)通信協(xié)議,已經(jīng)發(fā)生巨大變革。隨著PLC(SoftPLC)控制組態(tài)軟件技術(shù)的誕生與進(jìn)一步完善和發(fā)展,安裝有SoftPLC組態(tài)軟件和基于工業(yè)PC過(guò)程控制系統(tǒng)正在逐步得到發(fā)展。對(duì)于控制軟件來(lái)講,是PLC控制器的核心,向工業(yè)用戶提供開放式的編程組態(tài)工具軟件。此外,開放式通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也得到了突破,其結(jié)果是將PLC融入更加開放的工業(yè)自動(dòng)化控制。
本系統(tǒng)采用全分布式控制結(jié)構(gòu)。由井下控制站和綜合操作臺(tái)構(gòu)成。綜合操作中心位于地面中央控制室。系統(tǒng)采用日本菱電公司的 AnS和FX系列PLC,控制主站與控制分站之間采用菱電開放的網(wǎng)絡(luò)總線結(jié)構(gòu)CC-Link,控制分站與傳感器之間采用距陣結(jié)構(gòu)聯(lián)接,控制主站與綜合操作臺(tái)的監(jiān)控上位機(jī)之間通過(guò)CC-Link總線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接??刂品终矩?fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和控制,通過(guò)監(jiān)控,可對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和集中控制。
本系統(tǒng)是以菱電AnS和FX系列PLC作為主控元件,具有防潮、抗干擾能力強(qiáng),現(xiàn)場(chǎng)易編程、易擴(kuò)展,基本免維護(hù),并能夠?qū)崿F(xiàn)軟件控制化,自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)故障等功能。系統(tǒng)采用多臺(tái)PLC組成數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò),達(dá)到不同的規(guī)??刂?。完成一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)多條皮帶全過(guò)程的監(jiān)控、監(jiān)測(cè)、連同地面指揮管理中心站,構(gòu)成一個(gè)完善的監(jiān)控系統(tǒng)。
§3 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
考慮到煤礦的現(xiàn)場(chǎng)情況和控制距離,在地面控制中心設(shè)置控制主站,采用三菱的大中型PLC-AnS系列,網(wǎng)絡(luò)選用開放的CC-Link總線,在控制距離大于1200米的兩個(gè)控制站間要加中繼器,在皮帶機(jī)頭設(shè)置控制設(shè)備分站??刂圃O(shè)備分站負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)采集與現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)控制。
系統(tǒng)為實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),具備有完善的生產(chǎn)監(jiān)控管理功能,對(duì)皮帶運(yùn)輸主要環(huán)節(jié)及相關(guān)的輔助環(huán)節(jié)的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理、顯示、記錄打印,對(duì)井下運(yùn)輸皮帶系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程集中監(jiān)控,同時(shí)配合工業(yè)電視系統(tǒng)進(jìn)行安全圖像監(jiān)視,以確保人員及設(shè)備的安全。
監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)實(shí)施后,操作員可在中控室終端上監(jiān)視控制運(yùn)輸皮帶生產(chǎn)過(guò)程,完成對(duì)運(yùn)輸皮帶生產(chǎn)及相關(guān)環(huán)節(jié)的“遙測(cè)、遙信和遙控”,實(shí)現(xiàn)礦井運(yùn)輸皮帶生產(chǎn)系統(tǒng)的綜合自動(dòng)化。
1. 實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)。各監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集生產(chǎn)工況參數(shù),可以采用圖形、報(bào)表的形式顯示系統(tǒng)的實(shí)時(shí)工況及目前產(chǎn)量、倉(cāng)儲(chǔ)等。
4. 設(shè)備故障及模擬量超限報(bào)警。當(dāng)設(shè)備故障或模擬量超限時(shí),生產(chǎn)監(jiān)測(cè)及管理網(wǎng)絡(luò)同步顯示故障設(shè)備名稱,并可實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音報(bào)警、實(shí)時(shí)打印故障功能。服務(wù)器將該故障信息存入故障信息數(shù)據(jù)庫(kù),供以后統(tǒng)計(jì)分析。
5. 優(yōu)化生產(chǎn)計(jì)劃。在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中建立了綜合歷史數(shù)據(jù)庫(kù),定時(shí)將生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)等數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)中,制作計(jì)劃、生產(chǎn)完成情況的趨勢(shì)分析圖表,為今后的生產(chǎn)計(jì)劃提供參考;根據(jù)外運(yùn)下達(dá)計(jì)劃和設(shè)備實(shí)際狀態(tài)、倉(cāng)儲(chǔ)煤量,合理安排生產(chǎn)計(jì)劃、設(shè)備維修計(jì)劃,以最大限度地減少對(duì)生產(chǎn)的影響。
§4 操作員工作站
根據(jù)監(jiān)控子系統(tǒng)功能,在監(jiān)控中心設(shè)置工作站,運(yùn)輸系統(tǒng)監(jiān)控工作站它們的功能有:
1. 根據(jù)操作人員不同,設(shè)定不同的使用權(quán)限,各司其職;
2. 提供交互式全中文界面的操作平臺(tái),各子系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及參數(shù)直觀動(dòng)態(tài)顯示;
3. 根據(jù)工藝流程及聯(lián)鎖關(guān)系實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)的自動(dòng)/手動(dòng)/就地控制;
4. 實(shí)時(shí)設(shè)定各種運(yùn)行、生產(chǎn)工藝參數(shù);
5. 實(shí)時(shí)監(jiān)視各子系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)及狀態(tài),同時(shí)將各參數(shù)數(shù)據(jù)貯存在硬盤上,將必要的數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)服務(wù)器;
6. 實(shí)時(shí)監(jiān)視各子系統(tǒng)傳感器的當(dāng)前狀態(tài)及參數(shù);
7. 對(duì)各個(gè)設(shè)備及必要傳感器的故障狀態(tài)實(shí)時(shí)報(bào)警,報(bào)警方式為聲光報(bào)警。并且打印實(shí)時(shí)報(bào)警,同時(shí)將報(bào)警數(shù)據(jù)貯存入數(shù)據(jù)服務(wù)器,便于統(tǒng)一管理,以便對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行事故分析;
8. 隨時(shí)查詢、打印實(shí)時(shí)趨勢(shì)以及任意時(shí)間段的歷史趨勢(shì);
9. 隨時(shí)查詢、打印任意時(shí)段歷史數(shù)據(jù)報(bào)表。
§5 工程師站
工程師站除具有操作員工作站的一切功能外,還具有如下功能。
1. 根據(jù)工藝的調(diào)整在線修改控制器程序,以適 應(yīng)新工藝的需要;
2. 將監(jiān)控系統(tǒng)中有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換,進(jìn)入全礦的信息管理系統(tǒng)中;
3. 設(shè)置彩色打印機(jī),打印實(shí)時(shí)的彩色畫面及彩色的趨勢(shì)圖;
4. 當(dāng)某個(gè)子系統(tǒng)的操作員工作站發(fā)生故障時(shí),可以馬上通過(guò)設(shè)定操作人員權(quán)限,將工程師站轉(zhuǎn)換成為該子系統(tǒng)的操作員工作站。
§6 皮帶運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)
本系統(tǒng)由運(yùn)輸皮帶機(jī)、給煤機(jī)等基本設(shè)備組成,利用控制設(shè)備、通訊模塊、打滑、堆料、超溫、煙霧、縱撕、滅塵、速度、跑偏、煤位等保護(hù),達(dá)到皮帶機(jī)集中控制與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的要求。
系統(tǒng)采用多臺(tái)PLC組成數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò),達(dá)到不同的規(guī)模控制。完成系統(tǒng)內(nèi)皮帶,給煤機(jī)的全工作過(guò)程的監(jiān)控、監(jiān)測(cè)、連同地面中控室,構(gòu)成一個(gè)完善的監(jiān)控系統(tǒng)。
1) 實(shí)現(xiàn)膠帶機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)集中監(jiān)控,實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù),并顯示數(shù)據(jù)曲線,對(duì)重要信息在硬盤記錄;
2) 控制方式分集控自動(dòng)/集控手動(dòng)/就地,三種方式可轉(zhuǎn)換。正常生產(chǎn)時(shí),使用集控自動(dòng)方式,設(shè)備按工藝要求的順序和流程由中央控制臺(tái)自動(dòng)啟停;集控手動(dòng)時(shí),可在中央控制臺(tái)操作各設(shè)備,無(wú)閉鎖和聯(lián)動(dòng)關(guān)系;就地時(shí),在現(xiàn)場(chǎng)操作;
3) 啟動(dòng)設(shè)備前由集控臺(tái)發(fā)預(yù)告信號(hào),預(yù)告30秒后,若現(xiàn)場(chǎng)均滿足集控自動(dòng)啟動(dòng)條件,設(shè)備按順序自動(dòng)啟動(dòng)?,F(xiàn)場(chǎng)可用停車鈕停止啟動(dòng)過(guò)程;
4) 現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)箱設(shè)起/停車按鈕,現(xiàn)場(chǎng)可隨時(shí)停車。若設(shè)備由集控啟動(dòng),控制系統(tǒng)接到現(xiàn)場(chǎng)停車停號(hào)后,可作急停處理,實(shí)施故障停車操作;
5) 按“技術(shù)規(guī)定”膠帶運(yùn)輸機(jī)裝設(shè)拉線開關(guān)、跑偏保護(hù)、低速保護(hù)等,這些信號(hào)均接入集控系統(tǒng),參加設(shè)備的緊急停車和閉鎖停車;
6) 對(duì)設(shè)備故障和工藝參數(shù)的異常實(shí)時(shí)報(bào)警,并進(jìn)行聲光提示。一般故障只報(bào)警,現(xiàn)場(chǎng)非正常停車或嚴(yán)重故障時(shí),故障設(shè)備及其上游設(shè)備緊急停車,下游設(shè)備順煤流延時(shí)閉鎖停車。
6.1 系統(tǒng)的主要功能
1. 每臺(tái)設(shè)備機(jī)頭旁均設(shè)有就地操作控制箱,上有工作方式轉(zhuǎn)換開關(guān)及就地起停鈕;
2. 所有膠帶機(jī)上的給煤點(diǎn)均設(shè)置堆煤保護(hù)和縱向撕裂保護(hù),以防止膠帶機(jī)事故的擴(kuò)大化;
3. 所有膠帶機(jī)均設(shè)有兩極跑偏開關(guān),每隔約50米設(shè)置一對(duì)跑偏開關(guān),一級(jí)跑偏用于故障報(bào)警,二級(jí)跑偏用于故障停車;
4. 所有膠帶運(yùn)輸機(jī),均設(shè)拉線開關(guān),用于緊急情況下的停車,急停拉線開關(guān)的安裝間距均確定按50米進(jìn)行配置,并可擴(kuò)展下皮帶的跑偏保護(hù),以保證設(shè)備和人身安全;
5. 擴(kuò)音電話采用新型的選撥電話系統(tǒng),安裝間距確定按200米進(jìn)行配置;
6. 水平膠帶機(jī)的拉緊裝置為液壓調(diào)節(jié)方式,開誠(chéng)提供一套膠帶機(jī)的松帶檢測(cè)傳感器,由PLC控制完成膠帶機(jī)的張力自動(dòng)調(diào)節(jié)功能;
7. 在皮帶機(jī)頭設(shè)置堆煤傳感器,防止皮帶的堆煤事故的發(fā)生;
8. 在皮帶機(jī)設(shè)置皮帶速度傳感器,以檢測(cè)皮帶的超速及打滑事故的發(fā)生;
9. 在皮帶巷道設(shè)置煙霧傳感器,以檢測(cè)皮帶巷道的煙霧濃度防止火災(zāi)事故的發(fā)生;
10. 在皮帶機(jī)的主滾筒設(shè)置溫度傳感器,隨時(shí)檢測(cè)滾筒的溫度,并配備自動(dòng)撒水裝置,在滾筒超溫時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)撒水并對(duì)主滾筒進(jìn)行降溫;
11. 膠帶運(yùn)輸機(jī)每隔約100米設(shè)起動(dòng)預(yù)警裝置,設(shè)備啟動(dòng)前發(fā)出預(yù)警信號(hào),提示有關(guān)人員應(yīng)立即遠(yuǎn)離設(shè)備;
12.電機(jī)的電流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能可發(fā)現(xiàn)一些機(jī)械設(shè)備的潛在故障隱患;運(yùn)行中對(duì)電機(jī)的電流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析,當(dāng)發(fā)生電流超限或突變時(shí)報(bào)警,嚴(yán)重時(shí)停機(jī)。
13.實(shí)現(xiàn)對(duì)給煤機(jī)與皮帶的閉鎖,實(shí)現(xiàn)與以前皮帶的閉鎖功能,具有自動(dòng)、手動(dòng)、檢修等控制方式;
14.在軟件與硬件上開發(fā)了先進(jìn)的矩陣控制功能,節(jié)省主電纜的開支;
15.自控系統(tǒng)在性能上具有良好的抗?jié)駸嵝?、抗干擾性,在結(jié)構(gòu)上滿足在井下條件能夠迅速檢修或更換元器件,根據(jù)煤礦井下的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境,控制箱采用不銹鋼結(jié)構(gòu),其他采用防腐措施;
16.可根據(jù)膠帶機(jī)系統(tǒng)的故障性質(zhì),進(jìn)行緊急停機(jī)、順序停機(jī)或發(fā)出報(bào)警聲光信號(hào);
17.在集中操作臺(tái)上能集中顯示膠帶機(jī)的工作狀態(tài)、故障類型、故障地點(diǎn);
18.隔爆軟啟動(dòng)器或隔爆變頻器納入監(jiān)控;
19.多種操作方式??刂品绞接校杭新?lián)動(dòng)、集中手動(dòng)、就地聯(lián)動(dòng)、就地手動(dòng)、禁起等方式,使系統(tǒng)操作靈活、可靠。在集中方式,所有設(shè)備由集控室操作員通過(guò)上位機(jī)操作;
20.多種流程選擇。在聯(lián)動(dòng)方式下,可根據(jù)工藝選擇運(yùn)輸流程, 膠帶啟動(dòng)按順煤流方向,并根據(jù)膠帶速度、長(zhǎng)度延時(shí)開車,以減少運(yùn)行時(shí)間;重載啟動(dòng)時(shí),按逆煤流方向啟動(dòng);系統(tǒng)停止或無(wú)煤時(shí)延時(shí)自動(dòng)停車;
21.完善的信息處理功能,報(bào)警信息、運(yùn)行參數(shù)、操作記錄等信息自動(dòng)形成標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)據(jù)庫(kù)文件,并在硬盤長(zhǎng)期保存,供信息系統(tǒng)調(diào)用;
22.實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集中監(jiān)控,生產(chǎn)數(shù)據(jù)微機(jī)化管理
1)界面直觀友好,操作簡(jiǎn)便,功能齊全。有形象逼真的動(dòng)態(tài)畫面和全中文顯示,還具有實(shí)時(shí)報(bào)警監(jiān)視、安全確認(rèn)機(jī)制和數(shù)據(jù)記錄功能。對(duì)操作員素質(zhì)無(wú)特殊要求,培訓(xùn)簡(jiǎn)單;
2)對(duì)報(bào)警信息和重要運(yùn)行參數(shù)在硬盤記錄,數(shù)據(jù)表格和曲線可隨時(shí)調(diào)出;
3)生產(chǎn)數(shù)據(jù)存入計(jì)算機(jī)硬盤,可由管理信息系統(tǒng)按需調(diào)用。
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