单位文秘网 2021-10-07 08:15:04 点击: 次
摘要:随着现代社会科学技术的不断发展,矿山科学管理技术也日新月异,矿井自动化水平的高低很大程度上影响着矿山企业的发展和效益。本文就以某煤矿的胶带运输系统为例,来研究一下矿山胶带运输综合自动化系统的生成,其主要包括基本流程、控制功能、监控主界面以及自动防尘等几个方面。
关键词:矿山 胶带运输 综合自动化系统
矿山产品的生产过程中,一个很重要的环节就是胶带运输系统。以某煤矿胶带运输系统为例,其包含9台给煤机以及10台胶带输送机,有多个系统环节,如果一个环节工作不到位,那么就会影响到整个系统的正常运行。如果要解决这个问题,就要将整个胶带运输系统进行自动化控制,准确、及时的发现设备运行中的早期问题,对各种故障进行诊断或报警,这对于故障的消除和预防,提高设备的有效性、安全性以及可靠性都有着非常重要的意义。
1 胶带运输综合自动化系统的特点
该系统最大的特点就是核心元件功能强、价格低、体积小,有着良好的网络与通信功能,即适用于简单的控制环境,也适用于复杂的自动监测、检测以及控制系统,应用面非常广;并且有着很强的现场实用性,可以在集中、就地的控制箱上实行设备运行参数的控制,并且支持在线热拔插,处理数据的速度比较快;具备本安通信系统,可以实现双向的语音通信以及信号传输,安全、方便、快捷;有强大的组网功能,基于工业以太网实现矿井综合自动化;其所具备的CPU智能诊断功能还可以实现设备语音报警的功能,还设置了危险区域人员保护;最后为了有效保护重要技术等机密,还设置了口令保护功能等。
2 系统的生成
该系统的基本设计思路是实现现场胶带运输系统的自动控制,也就是说,系统的控制器在无人参与的情况下,自动的按照操作员的预定要求对设备或者生产过程进行控制,以保证其处在一定的状态或者具备相应的性能。
2.1 流程设计 上文中介绍了该煤矿的胶带运输系统的大概情况,即该系统由9台给煤机、10台胶带输送机、1台振动筛还有其它的辅助设备等构成。根据实际现场的布置情况,先设计出胶带运输系统(生产系统设备)流程图,其具体流程如下图所示:
2.2 系统布局 根据上面所设计好的系统设备流程图以及设备实地布置情况来设计系统的整体布局。该系统中设置了三个PLC站,利用信息层、控制层以及设备层三层网络结构,构成整个网络控制系统,同时设置双向语言信号传输系统。其中三层网络结构中的信息层可以采用工业以太网,控制层则利用专用的控制网络,比如以太网或者Profibus-DP,而设备层采用专门针对整个系统所开发的数据部线即可。系统软件可以采用DDE或者OPC等多种不同的方法,经由Ethernet/IP接口,实现和矿井自动化系统环网的无障碍连接,进而与矿井的集中控制计算机实施连接。整个系统由信号电缆、不同的现场传感器、集控上位机、操作台、现场操作箱以及编程控制箱组成,其具体整体布局如下图所示:
2.2.1 PLC主站控制 1号PLC站所控制的设备包括:10号排矸胶带、9号排矸胶带、8号排矸胶带、3号转载胶带、2号手选胶带、1号原煤胶带、振动筛以及给煤机;2号PLC站所控制的设备包括:7号仓下胶带、6号装车胶带以及仓下的8台给煤机;3号PLC站则设置在主控室,其所控制的设备包括5号可逆胶带以及4号上仓胶带。
2.2.2 系统通信 基于安全考虑,本系统用于传输信号以及双向语音的通信系统为本安通信系统,其包括音频耦合器、音频信号发生器、矿用浇封、隔爆兼本安型电源箱、矿用本安型控制箱、矿用本安型扩音电话以及矿用本安型终端检测器等,其具体布置设计图如下所示:
2.3 系统控制功能
2.3.1 系统运行功能 首先,集中自动运行功能:当来自主站的启车、停车指令传达至系统时,系统自动的按照启车、运行、连锁、保护以及停车等顺序,对全过程进行监测和控制。正常的启车可以实现逆煤流方向设备的逐台闭锁,顺序启车延时;而正常停车则可以实现顺煤流方向的设备逐台闭锁,顺序停车延时。这种工作方式是正常生产时最主要的功能方式。第二,单机自动运行功能:根据现场的生产需求,发出启车、停车指令,集中自动运行的全部功能作保留,并同时向煤流监控系统主站传送信息,从而单机自动运行功能就得以实现。这种工作方式同样可以作为正常的生产功能方式。第三,单机手动运行功能,这个功能是为了使现场设备可以就地操作控制箱,实现手动人工操作。第四,检修功能,该功能是通过键盘修改参数或者程序,主要在检修操作时应用,无须闭锁。
2.3.2 系统保护功能 按照相关的胶带运行规程以及实际的运行条件要求,针对系统控制的每部胶带输送机都设计出不同的保护功能,其具体包括:纵撕保护、、跑偏保护、急停保护、堆煤保护、温度保护、烟雾保护、自动洒水装置以及打滑保护等功能;主回路则具备了欠压、断相、过载以及短路等保护功能;并且对主电机的电流、电压、速度、温度以及给煤机和制动闸均进行实时的保护与监控。
2.4 监控主界面 该界面主要显示的是运输系统设备整体的运行状态,并利用鼠标切换系统中的胶带输送机,显示出每部胶带输送机的故障信息、运行状态、温度、电压以及电流等实时信息,再用图表的形式直观的显示出系统的实时运行状况、仓储情况以及当前产量等信息。一旦出现模拟量超限或者设备故障,网络管理以及生产则同步显示出故障设备的信息,并具备报警及打印故障等功能。
2.5 自动防尘功能 严格意义上来讲,自动防尘功能并不属于胶带运输综合系统的范畴,但考虑到运输过程中的工作环境问题,因此对胶带运输的自动防尘的设计也做简单的介绍。
2.5.1 总体思路 把两组底胶带喷雾安装在底胶带下适当的位置,以冲洗附着在胶带上的浮煤。每组喷雾有两个喷嘴,距离带面约三十到四十公分左右,即水雾可以将带面全部覆盖,两组喷雾间距约为十米。在其中靠近机尾方向的一组喷雾下方再安装一组压风喷雾,利用压风把底胶带上的水珠吹干,防止水珠由破损的带面进入胶带内部,腐蚀带内的钢丝绳芯,起到保护胶带的作用。再适当的调节转载点喷雾的安装位置和水压,提高防尘效果。
2.5.2 设计过程 把开停互感器接在胶带输送机驱动装置电机的负荷端,连接输送机的控制箱,再和控制喷雾的电磁阀相连接。当电机启动时,由电流互感器获取感应电流,再传递至输送机的控制箱,经由控制箱把电流信号输送到电磁阀,当电磁阀通电时打开阀门,则喷雾获得压力水从喷头进行喷雾。如果胶带停止运行,由于电流传感器无法感应电流,电磁阀关闭,因此无法喷雾。该设计实现了胶带机开启喷雾自动开启、反之则自动停止的功能。
3 结语
总之,矿山的胶带运输综合自动化系统实现了集中自动控制,并结合相应的自动防尘功能设计,不仅可以提高矿山生产系统的安全性、可靠性,提升了矿山生产的自动化水平,降低了矿山员工的劳动强度,还可以改善恶劣的粉尘环境,保障员工的身体健康,而且系统图形界面操作简单、稳定安全,从而为矿山的生产运输提供了更为有力的保证。
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