带式输送机自动化控制系统的设计和应用

张志强

（山西霍尔辛赫煤业有限责任公司，山西 长治 046600）

1 工程概况

2 自动化集中控制系统设计

带式输送机自动化集中控制采用德国贝克公司的MingMaster作为主控制核心。该控制器直接接入到井下工业环网内，通过光纤进行信息的传递，从而实现在井下集中控制的条件。MingMaster内置2条Promos总线和1条系统Modbus总线，Promos总线联接井下输送机的传感器和开关设备，Modbus总线用于监控系统及配套装置。

2.1 主控制器的网络布置

霍尔辛赫煤矿井下主动煤带式输送机主控制器网络布置情况如图1所示，井下的网络系统采用的是环形冗余结构，通过光纤连接到最近的网络交换机，再通过铺设的光缆将信号传递到地面核心交换机，从而进入到中央集控室和可视化系统中。该设计方案有效地保障了通讯的安全性和可靠性。具体网络布置如图1所示。

图1 井下主动煤带式输送机主控制器网络布置

2.2 Promos总线系统

Promos总线系统包括了安全回路、语音对讲和数据通信三大功能。

2.2.1 安全回路

该系统采用的是一种新型的安全回路形式，是一种带独立微控制器的本安电路，与上述的安全回路在电路上的区别是在12V的控制电压上叠加了一个5～15Hz的频率信号，实现了在带式输送机很长时依然能够用12V的本安控制电压准确地接收到沿线任意一个急停开关的关断和接通信号。新型安全回路、语音通信线、Promos数据线进行统一封装在电缆内，便于安装和维护，提高工作效率。

2.2.2 语音对讲

带式输送机系统中，100m的间距布置1个语音对讲设备，方便语音联系。对讲设备中的信号通过Promos总线系统接入到主控制器中，可以达到控制系统内的任一地方，因此可以在集控中心实现语音广播功能。

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语音对讲系统还支持SIPserver技术，通过一台SIPserver服务器，还能实现在地面任意位置不通过语音设备而是采用普通程控电话机和井下所有的语音设备进行实时对讲和广播，这就给生产调度指挥提供了新的方式和便利。

新型语音对讲系统能实现下列新功能：

（1）在地面集控中心用语音设备直接对井下带式输送机沿线的语音设备实现实时对讲和语音广播。

（2）在地面任意位置使用数字电话机直接拨打井下带式输送机沿线的语音设备实现实时对讲。

（3）在井下带式输送机沿线使用语音设备直接拨打地面任意位置数字电话机实现实时对讲。

2.2.3 Promos通信

对于Promos协议的智能设备的相关参数，带式输送机主控制器都能够直接进行读取，在MingMaster控制器与带式输送机的开关设备间布置1根Promos数据线，就可以完成对开开设备的全面控制。该措施还可以挂接传感器，减少控制系统的故障点，有效完成控制效果。通过Promos总线，带式输送机主控制器就能对所有传感器和支持Promos协议的智能开关设备进行监控。

2.3 Modbus通信

Modbus通信协议当前被广泛应用于工业控制系统当中，成为了一种通用的行业标准。对于该带式输送机辅助设备当中，不支持Promos总线协议均可采用Modbus通信协议来解决。Modbus串行链路协议只有1个主站，可以有1～247个从站，从主站发起，从站在没有收到主站的请求时，不能进行数据的传输或相互通信。该通信协议可采用RS-485或RS-232电气接口，从而实现长远距离的通信。该煤矿带式输送机控制系统中CST减速器、张紧绞车、制动器均采用Modbus通信。

2.3.1 CST减速器

该带式输送机选用CST 90°精密减速器，可实现带式输送机的可控软启动、停车。该减速器具有高刚性、高扭矩、低背隙、低噪音。Modbus通讯可以对CST减速器的相应状态进行实时的采集，包括启动、停止、预压、缓冲、加速、减速、故障，从而实现对减速器和带式输送机的控制。

2.3.2 张紧绞车

YZLA-200液压张紧绞车：启动阶段能满足运输机的动态防滑，等速阶段降低张紧力同时还可以实现监控功能。煤矿井下长距离阻燃整芯胶带的伸长率是常规皮带的10倍，简单的绞车或重锤张紧等张紧装置受其张紧距离和张紧力的限制而难以适应500m以上皮带的启动、运行和制动要求。带式输送机主控制器通过Modbus通讯能对YZLA-200液压张紧绞车的工作信息进行采集并通过软件显示，工作人员能清晰的掌握绞车的工作情况。

2.3.3 TP1-98SM 盘型制动器

TP1-98SM 盘型制动器是一种新型高性能制动器，具有惯量小、动作快、可调性能好、可靠性高、能用性高等优点。该控制器与西门子S7-200PLC通过Modbus通讯实现控制与监视。Modbus总线系统示意图如图2所示。

图2 主运煤带式输送机Modbus总线系统示意图

3 自动化集中控制系统功能分析

3.1 控制方式

该自动化集中控制系统设置了自动方式、单机闭锁开车方式、单机解锁开车方式，各工作方式能实现无干扰的切换控制。

（1）自动方式。在该控制方式下，通过用煤仓的料位控制带式输送机的启、停、运行，可降低空载运行时间，提高工作效率，实现节能目标。

（2）单机闭锁开车方式。在该控制方式下，给煤机和带式输送机进行闭锁，分别进行单独启、停。

（3）单机解锁开车方式。在该控制方式下，带式输送机不与给煤机闭锁，主要是方便对带式输送机的检修和保养。

3.2 控制功能

（1）故障停车功能。当有故障或者保护动作信号产生时，立即执行停车指令，并向煤流上下游设备发出停车请求。

（2）拉空功能。在自动方式控制下具有拉空功能，当达到相应条件时停车实现下次启车时为空载启动。

（3）跑偏调节模式。处于该模式下，带式输送机启动后预警声一直打开，带式输送机在运行180s后自动停车。

4 结语

该系统在实践中能实现以下功能和效果：（1）带式输送机沿线语音设备与地面数字电话机可以相互联系，提高运输系统的信息化和自动化；（2）有效降低带式输送机空载的运行时间，实现了节能目标；（3）新型本安安全回路的应用提高了运行的安全性；（4）光纤和总线通信的应用降低了电缆敷设成本。