煤矿井下胶带运输机自动化控制系统

时间：2024-05-04

郝鹏云

（西山煤电机电修造园区新恒源电气科技分公司山西省太原市 030053）

作为我国不可再生的自然资源，煤炭被广泛应用至各个行业中，在整体经济发展过程中占据十分重要的地位。目前人们生活水准显著提高，对煤炭资源更为需求，面对此，我国煤矿企业应不断提高胶带运输机自动化系统的工作能力，以满足新时代的采掘需求。

煤炭采掘期间，运输工作占据十分关键的作用，整个开采过程中的胶带运输机十分重要。作为物料运输载体，冶金、化工以及采矿等行业均需要使用胶带运输机系统，尤其将胶带运输机应用至矿井开采中，更是可以提高效率，保证效益。为了适应开采需求，煤矿企业应不断提高胶带运输机设备的管理水平，合理引入科学技术，实现自动化控制，为实际管理工作提供更多保障。

1 系统方案设计要求

1.1 控制要求

手动、自动以及远程调控均属于运输自动化系统的组成部分，为了保证胶带运输机快速打开与关闭功能的正常使用，运输自动化控制系统应引入智能技术，提高工作效率，增加给煤与电机的抱闸功能，从而可以联合闭锁上下游胶带。通过使用自动化运行系统，技术人员在地面屏幕中便可以清楚了解自动化系统的实际运行情况，一旦发生故障问题，直接启动功能按键，以更好的解决。自动化控制系统可以根据系统不同状况与参数情况，进行相应调整，一旦出现严重的故障问题，需要严格检查维修，还应增加人工操作环节，改变系统的运行状态。

1.2 语言信息控制要求

自动化控制系统功能要求包括温度、湿度、控制等不同维护功能以及报警预警能力等，此系统可以及时检查运行情况，实现智能报警，设备可以快速调查历史信息与发生的问题，及时记载系统具体运行情况，体现实际内容与运作方法。此系统还需要引入信息技术，根据胶带运输机的实际运行情况完成安装，实现语言的自动播放与实时联系，可以进行沿线报警。

1.3 显示要求

地面监督系统包括皮带、煤仓以及给煤机等，可以及时搜集系统信息，记载、查找、动态显示技术的实际应用情况，展现语言信号状态与机械工作情况，以快速检测问题的所在位置，确定类型，并给予解决方案。

1.4 通讯要求

煤矿胶带运输机自动控制系统具备联络接口，可以实现智能化互联，在同时容纳系统与智能化设备的基础上，将以太网接口与上位监控系统主要设备互连，以此加强与监控中心的联络，实现整体监控、整体调度。

具体整体要求见表1所示。

2 煤矿胶带自动化控制系统设计

我国煤矿井下环境较为复杂，存在较多的工作岗位与联络环节，运输路径比较繁琐，矿井中存在三部胶带运输机完成煤矿的运输工作，其中一条胶带运输机设备长度为460m，运输速度为2.5m/s，另外两条胶带运输机长度为540m，运输速度为1.9m/s。为了进一步提高胶带运输机工作效率，工作人员应引入计算机技术，结合矿井实际情况，设计胶带运输机自动化控制系统。

首先，计算机属于整个自动化控制系统中的关键设备，在煤矿地面中，作为监控主机，是整个自动化控制的中心部件，可以在显示胶带运输机实际运行情况的基础上，自动化控制整个胶带运输机的运行情况。系统主计算机、备用计算机等均属于监控主机。其次是CAN总线部分，煤矿胶带运输设备控制系统利用CAN总线连接，安装方式采用接插式，以保证简便开展自动化控制系统的调试工作，保证运行的稳定性与可靠性，减少系统维护环节，减轻工作人员的工作量。再次是驱动器与传感器部分，驱动与传感器一般采用KDK8类型，其中根据RS485型设备传输接口可以连接地面系统与控制器设备，保证控制系统的自动化运行。最后是信号联络装置，为了实时播报故障与实现报警，煤矿井下胶带运输机中应安装设备信号联络装置。

一般而言，煤矿井下胶带运输机设备自动化控制系统运行简单，操作便捷，后期维护量较少，且成本更低，通过在胶带运输机中安装自动化控制系统，可以实现自动与智能控制，提高了胶带运输机的运行效率，为煤矿企业赢得更大的经济效益。

3 系统工作原理

系统实际运行过程中，工作人员应根据设备及模块情况合理设计，引入PLC技术，增加联络模块，连接更多的网络接口，运用模块保证系统运行的安全性与稳定性，减少故障问题。实现自动化控制后，还应在系统中输入胶带运输等器械信息，利用CAN总线与以太网传输至煤矿井中，整合后在屏幕上投放信息，并根据相关逻辑构成模式，以不同方式整合信息，直接呈现给相关技术员工。信息监测功能主要通过全程模拟信息实现，并据此绘制设备运行的图形，保证信息的有效利用。变频设备属于胶带运输机中重要的组成部分，可以通过准确指令的获得保证高效管理。工作人员可以通过开启或关闭上位按键进行控制，显示变频器设备监控画面时可以点击状态查询按钮，一旦变频器出现故障问题，工作人员应及时打开窗体与历史图，查找相关的位置信息，有效维护电机与皮带运输机的运行情况。

4 自动化控制系统具体应用

4.1 应用目标

煤矿工作人员应根据煤矿胶带运输机的实际运行情况，设计应用目标，包括利用系统监控全部设备的运行情况、受到监控室的监控、利用计算机系统智能控制等，同时，还可以设计改变运行参数，实现问题精准查找，更改控制方法，有效开启、停止、复位、测试皮带原距离。除此之外，还应利用相关智能设备实现信号的播放、查找与报告，并将其与以太网连接。

4.2 应用原则

为了及时传播监控信息，地面监控室应实现远程监督，全面发挥自身的拓展能力。为了实现最佳的运行状态，工作人员应升级改变皮带运输机的运行情况。由此看出，设计煤矿自动控制系统时应遵循安全、高效以及灵活等原则。

4.3 监控系统运行过程

工作人员应设置1台PLC防爆设备、就地分站等工作面操作台等，将管理中心防爆设备连接以太网，以此全面监控地面操作室的运行信息，保证远程控制设备可以在指挥中心控制下运行。就地分站、指挥平台上位机等属于工作面监控设备的组成系统，可以启动、关闭胶带运输机，实时显示问题数据与关键参数信息，以此控制运输机的安全运行。具体而言，自动化控制系统具备以下几方面功能。

（1）实时监督，为了保证调度中心与工作面控制中心全程监督煤矿井下的运输情况，工作人员应搜集胶带运输机运行信息，并将其传输至井上运输系统中。

（2）远距离调控，主要操控胶带运输机的运行情况，包括控制设备的开关、变频设备等。比如煤矿远程监控区与工作区应统一控制，并采用远距离与就地控制方法。

（3）胶带运输机独立运行，不能互相干扰。当前光缆属于自动化控制系统运行的介质，联络网速较高，其他线路的联络网速也可以达到数百兆，可以安全高效的传输信息。当打开煤矿的监控灯时，屏幕中会出现运输机运行的画面，监督胶带机的运行情况，打开时灯为绿色，关闭时灯为灰色，按键下存在屏幕，监控设备运行参数。

4.4 故障处理

煤矿井下工作环境比较复杂，作为煤矿运输机的主要传输设备，其需要运行较长时间，工作量较大，很容易在运行期间发生故障。且通讯数据负责传输胶带运输机的所有数据信息，因此通讯数据也会传输控制命令，指导现场设备完成操作指令，且还可以在屏幕中显示现场所有的控制状态，展现所有报警情况。当运行设备出现故障问题时，工作人员可以通过上位画面查询设备的实际运行状态，据此判断报警故障类型，发生具体位置等，详细排查后制定解决方案。

5 煤矿井下胶带运输机系统安全管理

5.1 安全管理现状

首先是管理人员缺乏安全意识，在煤矿开采期间没有树立安全第一的理念，且管理人员也并未重视胶带运输机系统的管理工作，存在侥幸心理，甚至不遵循相关规则操作，缺乏严格落实各项安全规章制度。其次是维护人员的素质水平较低，安全操作意识较差，操作技能并不达标，甚至部分煤矿企业并未重视维护人员及司机的培训工作，无法及时准确发现故障，引发较大安全事故。最后是没有做好人员管理工作，煤矿企业没有做好工作人员的管理工作，经常发生顶岗上位问题，不利于实现安全管理，为胶带运输机的使用埋下了安全隐患。

5.2 胶带运输系统安全管理措施

5.2.1 强化安全培训教育

为了进一步提升煤矿企业员工的安全生产意识，煤矿企业应强化安全培训力度，引入多样化的培训方法，结合使用重点培训与业余培训、内部培训与外部培训等措施，帮助员工全面掌握安全技能。期间尤其重视新员工的岗前培训工作，引导其掌握更多的专业操作技能，避免各种事故问题的发生。必要时还应在人员管理期间引入竞争机制，在选拔安全管理人员与运输操作人员时引入竞争上岗方式，严格落实各项激励措施，划分员工工资等级，并实行岗位技能工资模式，不断激发技术人员的学习热情，全面提高技能操作水准。除此之外，煤矿企业还应开展技术比赛等活动，为获胜者提供物质奖励，调动员工的参与积极性，增强安全责任意识，使其可以在工作中严格遵照规定操作。

5.2.2 建立相关管理机制

煤矿企业应结合煤炭运输实际情况建立质量标准化管理制度，综合引入动态监测与静态控制等生产模式，在实际操作作业中，安全管理人员一旦发现操作人员出现失误，应及时纠正，并给予经常犯错，改正态度不良的工作人员一定惩罚。同时，煤矿企业还应建立设备安装验收制度，严格管控运输设备购置、安装、运行以及验收等环节，保证每台设备均经过严格检验，符合相关技术要求，才可以被使用。

5.2.3 加快设备更新换代

煤矿企业应结合自身情况，及时淘汰旧设备，并做好运输装置的优化与使用工作，避免引发安全隐患问题。为了进一步实现胶带运输机的安全运输，运输人员应利用软启动或变频调速方法取代胶带运输系统中复杂的机械传动装置。

5.2.4 引入安全技术措施

为了避免异物掉入机头煤仓，应在四周设置防护栏，在机头段储带仓也应安装防护栏，设置安全防护罩。同时，机架应加装铁板，并定期做好铁板的固定情况。第二，胶带运输机长度在100m以上时，应启动紧急停车按钮，做好各重点作业段的管理工作。第三，煤矿胶带运输机中的胶带应具备阻燃功能，避免堆煤、跑偏，防烟雾、防滑。对于向上运输的胶带运输机，还应增加逆止器设备，避免应停车导致胶带逆转问题。第四，应将清扫器安装至胶带运输机特定部位，并增加防护板进行防护。运行工作中，工作人员不得清理煤泥。更不得将调整机架与托辊更换，在有效维护时也应与司机做好充分的沟通与交流工作，之后利用停电挂牌进行维护。第五，将必要的洒水管道安装至胶带运输机中，增加三通阀门，设定合适距离，一般保持在5m左右，并将灭火器等灭火设备安装至皮带运输机机头，以实现安全高效运行，为运输与采矿人员提供安全稳定的工作环境。第六，启动胶带运输机前，应及时发出信号，确认沿线没有人作业后，才可以开启。在多台胶带运输机控制时，系统应发出预警信号，允许开机后，才可以开机。