煤矿带式输送机监控系统介绍
2022/5/31
系统概述
带式输送机生产运输系统的安全可靠与否直接影响矿井的经济效益，煤流集中控制、地面调度监测监控、视频监视等环节进行联网控制，这是煤矿自动化生产，实现无人值守的基础。高产、优质、安全、节能、省力，减少岗位人员，最终达到降低成本，提高劳动生产率以获取最大利润是今后煤炭企业在竞争中生存的基石，通过自动化建设实现减员增效、降低成本，提高劳动生产率，实施集中监控，实现系统的综合保护与远程控制，是十分必要的。以此为基础我公司自主研发一套煤矿带式输送机监控系统，可实现固定及临时胶带机等保护、控制、沿线通话、故障检测、汉字图形显示及语音报警通话等功能。
该系统综合了德国西门子S7系列可编程控制器(PLC)和嵌入式技术，代替了传统的单片机系统，从而解决了单片机控制系统的软件设计复杂，抗干扰能力差等缺点。该系统设计的人机交互界面，直观、形象的显示了带式运输机的运行状况和各数据参数等。
该系统具有以太网、RS485、PROFIBUS、CAN现场总线等数据传输方式，可以与外界计算机或其它设备采用RS485、PROFIBUS等通讯方式的设备配接实现通讯，也方便实现对多条带式输送机的集中监控。该系统具有以太网接口，通过煤矿环网将数据上传到地面集控调度中心，进行集中监视、监控。扩音电话之间通过CAN总线实现数据传输，全线采用“快插式”连接方式，安装方便、灵活。
系统组成
1．工业计算机及上位机软件：远程控制、远程数据显示、远程运行状态监控及视频监视，支持Web浏览，可与矿山自动化系统平台对接；
2．TH18矿用本安型操作台：现场集中控制、监控、数据显示、状态监视中心、集成视频监视为一体；
3．KXJ127(A)矿用隔爆兼本安型可编程控制箱：集中控制、监控、数据处理、系统计算中心；
4．KTC169.1矿用隔爆兼本安型通信控制器：胶带运输机状态监控、数据显示，单机控制中心；
5．DXJ127/24矿用隔爆兼本安型电源箱：沿线扩音电话供电(沿线扩播电话多于15台以上使用)；
6．KHJ24A矿用本安型双向急停闭锁开关：实现沿线急停闭锁；
7．KTK18-ZH矿用本安型拉线急停扩音电话：系统打点、通话、起车预警、故障报警核心，可以实现沿线急停闭锁、起车预警、故障报警、打点、通话等，也实现皮带沿线跑偏、撕裂等传感器就近接入功能；
8．温度、振动、速度、烟雾、堆煤、跑偏、撕裂、张力等传感器：用于带式输送机保护；
9．DFB20/7矿用隔爆型电动球阀：配合电控主机即可实现手动洒水，也可以实现超温、冒烟自动洒水；
10．矿用拉力通信电缆：带有护套、屏蔽和两个快速不锈钢插头。
系统功能
1.控制功能
可以实现多条带式输送机的单机控制和集中控制。带式输送机：上运带式输送机、下运带式输送机、平巷带式输送机。
2.控制模式
系统具有远程控制、集中控制、就地控制、检修控制等多种控制方式，各种控制方式间有可靠联锁功能。
（1）远程控制方式
远程控制由地面调度中心上位机组态软件系统监控平台的“总启”、“总停”按钮，实现带式输送机的顺序起停控制。
各条皮带之间具有良好的逻辑关系和闭锁关系，逆煤流启动，顺煤流停止。
（2）集中控制方式
集中控制主站操作台面板上有“总启”、“总停”按钮，实现带式输送机的顺序起停控制。
皮带运输机的起动延时和停止延时时间均可以在参数设置画面中设置。
（3）就地控制方式
操作人员通过控制主站和控制分站就地单独启停各设备，且具有闭锁功能，前级设备不起动，后级设备无法起动。前级设备停止，后级设备立即停止。
集控系统中各条皮带运输机具备可靠的闭锁关系。
（4）检修控制方式
操作人员通过控制主站和控制分站就地任意单独启停各设备，无闭锁功能。
3.起车预警功能
皮带运输机起车具有起车预警语音，预警时间可调。
4.语音扩播系统
该系统主机与扩音电话配套使用，实现皮带运输机沿线打点、通话、语音报警等功能，声音清晰洪亮。皮带运输系统巡检人员可随时与沿线人员通话，便于皮带检修、联络。
皮带运输机沿线可按100米配置1台扩音电话。且扩音电话具有急停闭锁功能。如果地面监控中心配有语音对讲控制软件还可以实现远程与皮带运输机沿线实现语音通话功能。地面监控中心与皮带运输机之间采用以太网通信，可实现远程通话功能。
5.显示功能
控制主站操作台配有15寸彩色液晶显示器、分站配有7寸彩色液晶显示器，能以图形、动画及汉字显示的形式显示各皮带机的运行状态，并且能够显示皮带的保护报警信息等，且具有历史报警查询功能。
6.皮带机保护功能
当保护报警时，具有详细的报警提示功能。
●皮带机有速度实时检测功能。
●皮带配有堆煤、跑偏、急停、烟雾、温度、振动、撕裂、速度等传感器。可对皮带运行状况进行检测和保护，并实现报警停车。
在控制主站上可以根据实际情况通过键盘单独屏蔽顺槽皮带的每个保护。当保护屏蔽后，保护发生报警时，只报警不停机。
●皮带沿线配置拉线急停闭锁开关，具有地址编码功能，急停动作时在显示器可直接显示急停传感器的故障位置，并报出故障位置的语音报警信息，方便排除故障。
●跑偏传感器、撕裂传感器可就近接入扩音电话中，具有地址编码功能，保护动作时可在显示器直接显示跑偏传感器、撕裂传感器的故障位置，并报出故障位置的语音报警信息，方便排除故障。
7.密码保护功能
在控制主站进行参数设定前，必须先用户登录，才可以进行修改参数，有效的防止非专业人员进行参数设定。
8.历史数据查询功能
系统监控上位机和PLC电控主机均支持历史故障记录、设备操作记录、设备运行记录、设备运行时间等数据报表查询功能，上位机系统支持一键导出、打印功能。系统数据至少可存储1年以上。
9.通讯功能
PLC系统预留有RS485通信模块、标准TCP/IP协议的以太网接口便于和智能供电设备或现场其它智能设备建立连接，达到数据读写功能。
PLC系统通过光纤传输与地面上位机之间实现通讯。
整个网络采用工业自动化领域开放式的以太网标准技术。设备可从现场级一直连接到管理级。实现系统范围内的通讯，并支持矿山范围内的工程与组态，直到现场级均支持IT 标准。提高产品的易用性及系统的可维护性。采用实时以太网通讯，通道数据响应小于150毫秒。
10.视频监视系统
通过视频摄像仪，采集现场图像信息，采用光纤通讯介质，上传到地面监控中心，可以直观方便对皮带运输机运行情况进行远程监视，进一步提高了系统的可靠性、安全性。摄像仪采用光纤级联方式接入矿山的环网交换机直接上传至地面监控中心。
主要功能
（1）信息采集：摄像机采集到的图像信号实时传输到显示屏；
（2）视频分控管理：实现同时监视多路不同的图像信号，实现远程监控、远程访问、报警联动等功能；
（3）监视功能：通过显示屏可以监视到任何一路视频信号；
（4）回放功能：可以实时查询和回放硬盘录像机所保存的图像；
（5）录像功能：硬盘录像机实时和定时录像存储；
（6）切换功能：对设定的图像按时间周期扫描自动轮巡；
（6）预览功能：用户通过IE预览器可以直接访问IP摄像机或视频服务器；
（7）录像文件查询功能：所有摄像机的录像文件可以依据时间、报警记录等查询。
11.上位机远程监控系统
带式输送机无人值守远程监控站设置在调度中心，配置高性能工控机及显示器、上位机软件、组态软件、音响、千兆交换机等设备，工控机安装上位机组态软件，可实现实时显示带式输送机系统的工况参数，如温度、烟雾、堆煤、速度、急停、跑偏、撕裂、电机温度、振动等参数和设备运行状态、故障信息、视频联动，并可在上位机上进行显示、存储、远程操作以及和井下设备打点、通话、音乐播放等。
系统主要设备
（1）TH18矿用本安型操作台：具备集中控制功能和视频显示存储功能，具有双屏显示功能，采用不锈钢壳体。TH12矿用本安型操作台配有15寸控制液晶显示屏，能以图形、动画、文字等显示本系统中所有皮带的运行状态和保护信息等。配有硬盘录像机、光端机和21寸显示器用于视频信息的存储和实时显示。配有2个金属鼠标，操作简单，方便。控制主站具有打点、通话、语音报警等功能。
（2）KXJ127（A）矿用隔爆兼本安型可编程控制箱：采用先进的德国西门子S7系列PLC技术、嵌入式技术、语音广播技术、网络通信技术和计算机技术等相结合高科技综合保护自动化集控主机，具有以太网、RS485现场总线、CAN现场总线等数据传输接口，与操作台配套使用。
（3）KTC169.1矿用隔爆兼本安型通信控制器:由西门子新型S7-200 Smart系列PLC、数字量扩展模块、通信模块等组成。配有7寸液晶显示屏，能够显示设备的运行状态、保护信息等。具有打点、通话、语音报警等功能。
（4）KJS12矿用本安型输入输出与控制分站或控制箱配套使用，具有 16路热电偶信号和16路模拟量信号采集功能，用于采集电机三相绕组温度、电机前后轴承、减速箱温度和电机、减速机振动等信号，与电控设备采用RS485通讯，支持标准的Modbus协议。
2.保护传感器
（1）扩音电话：KTK18-ZH矿用本安型拉线急停扩音电话主要适用与有瓦斯、煤尘爆炸危险的煤矿斜井、巷道、皮带面、综采面等场所。实现沿线的打点、通话功能可发出声光报警信号同时接收外部信号远程播放音频，与带式输送机保护控制主机配接使用时，可实现沿线的急停闭锁。皮带沿线正常每100米安装1台矿用本安型拉线急停扩音电话，每台矿用本安型拉线急停扩音电话均具有4路开过量输入接口，可以就近接入沿线跑偏、撕裂等，且具有地址编码，在带式输送机保护控制主机显示器上直接显示故障位置，并报出故障位置的语音信息，方便排除故障。
（2）停闭锁开关：KHJ24A矿用本安型双向急停闭锁开关为矿用本质安全型电气设备。适用于煤矿井下有瓦斯、煤尘爆炸危险的环境，用于胶带输送机沿线拉线紧急闭锁保护，其内部配有编码故障位置识别模块，胶带输送机保护控制主机系统通过它可识别故障位置。
（3）速度传感器：GSG5矿用本安型速度传感器可将胶带输送机的线速度转换成模拟信号，经主机处理器运算后，可直接输出对应皮带的线速度值可供显示。传感器安装在机头下层皮带上方，通过滚轮测得数据，在带式输送机保护控制主机上显示出皮带的运行速度。具有速度上下限参数设定功能，实现超速、欠速保护功能。正常启动和停止造成的速度变化，速度保护不起作用，速度延时保护时间可以设置。
（4）温度传感器：
●GWK42矿用本质安全型温度传感器适用于煤矿井下含有瓦斯、煤尘
和爆炸性气体的环境中，与胶带输送机保护控制主机配套使用。对煤矿
井下胶带输送机主驱滚筒与胶带摩擦使其温度超限时，及时报警，停止
胶带输送机运行。也可用于地面非防爆处等有胶带输送机的场合。
●GWH100矿用本安型红外温度传感器适用于煤矿井下含有瓦斯、煤尘爆炸性气体环境中，对煤矿井下胶带输送机胶带的滚筒、减速器高速轴、电动机机壳、传动滚筒轴承座等温度进行检测保护，传感器本身带有数字温度显示，并输出4-20MA信号，传输到带式输送机保护控制主机上，显示相对应的温度数值，直观反应轴温或所测试的设备实时温度值。
（5）烟雾传感器：
●GQQ5矿用本质安全型烟雾传感器适用于煤矿井下含有瓦斯、煤尘和
爆炸性气体的环境中，用于检测煤矿井下胶带输送机的胶带因摩擦发热
或其他原因产生的烟雾保护。在胶带输送机驱动位置下风口5-15米处
附近安装一个烟雾传感器，用于检测烟雾报警，并中止胶带机运行。
●GQQ5（A）矿用本安型烟雾传感器（不锈钢壳体）适用于煤矿井下含有
瓦斯、煤尘和爆炸性气体的环境中，接入皮带保护装置主机中，用于检测煤矿
井下胶带输送机的胶带因摩擦发热或其他原因产生的烟雾保护，也可用于地面
非防爆处等需要烟雾监测的场合。
（6）堆煤传感器：GUD2矿用本安型堆煤传感器适用于具有爆炸性混合气体甲烷的危险场所以及露天煤矿、选煤厂等工作场所，用于检测带式输送机保护控制主机的煤位保护。传感器应垂直吊装于煤仓或胶带输送机机头落煤点上部，接通电源，当堆煤达到一定高度，使煤电极与大地之间的煤电阻小于1.5МΩ时，继电器吸合，常开触点闭合，接通主机的控制电路，输入故障信号报警停机，实现堆煤保护作用。故障消除后，传感器恢复正常工作状态。
（7）跑偏传感器：
●GEJ30矿用本安型跑偏传感器为矿用本质安全型电气设备，用于检测带式
输送机输送带跑偏保护。当胶带输送机胶带发生跑偏时，皮带迫使轴辊发生
偏移，当跑偏传感器的轴辊摆动角≥30º时，微动开关动作，发出停机信号，
切断皮带机控制回路而停机或向监控站发出跑偏故障信号。故障消除后，
跑偏传感器的轴辊依靠弹簧的作用力恢复到正常工作状态。
●GEJ20/35（A）矿用本安型跑偏传感器（二级跑偏，一级报警、二级停车），
该传感器适用于煤矿井下、露天煤矿、选煤厂等工作场所，用于检测带式输送机
输送带跑偏保护。当胶带输送机胶带发生跑偏时，皮带迫使轴辊发生偏移，当跑偏
传感器的轴辊摆动一定角度时，微动开关动作，发出停机信号，切断皮带机控制
回路而停机或向监控站发出跑偏故障信号。故障消除后，跑偏传感器的轴辊依靠
弹簧的作用力恢复到正常工作状态。传感器动作角度有一级20°±5°和二级35°±3
两种角度，复位角度：10°±3°，探杆转动的极限角度≥60°，
探杆动作力：10～30N。
（8）撕裂传感器：
●GVY25矿用本质安全型撕裂传感器在煤矿井下含有瓦斯、
煤尘爆炸性气体的危险环境中，用于检测带式输送机的胶带纵向撕裂保护，也可用于地面非防爆等有胶带输送机的场合。当带式输送机正常工作时，此时传感器进入检测状态。胶带无撕裂故障状态传感器输出阻值≥1MΩ；当胶带输送机因某种原因出现撕裂故障时，胶带撕裂并洒煤，煤块落到传感器上使传感器输出阻值≤500Ω时带式输送机保护控制主机发出胶带
胶带撕裂信号、报警，并控制主机停机。
●GVH3矿用本安型撕裂传感器（红外），在煤矿井下含有瓦斯、
煤尘爆炸性气体的危险环境中，用于检测带式输送机的胶带纵向撕裂
保护，也可用于地面非防爆等有胶带输送机的场合。当胶带输送机发生纵向撕裂时，撕裂传感器托煤板上漏煤高度
超过30mm时，撕裂接收器上继电器触点“K1、K2”闭合向
带式输送机保护控制主机发出故障信号。当故障排除后，
撕裂接收器上继电器触点“K1、K2”断开，撕裂传感器恢复正常工作。（可通过撕裂接收器红灯状态来判断有无故障，
红灯闪亮时代表正常工作，红灯常亮时代表撕裂故障。）
（9）张力传感器：GAD200张力传感器适用于煤矿井下含有甲烷、煤尘等爆炸性气体混合物的环境中，用于胶带输送机输送带的张力检测，预防输送带过紧或过松，来保证胶带输送机的正常运行，传感器为旁压式不锈钢张力传感器，接线处采用接线盒连接方式，采集信号的距离不受限制。
（10）自动洒水装置：
●DFB20/7矿用隔爆型电动球阀主要适用于煤矿井下具有瓦斯、煤尘爆炸
危险及水质差、水压范围广的自动化防尘、防灭火自动控制喷雾，控制
水路自动开关。该电动球阀可单独使用也可与其他监控系统关联配套使用。
电动球阀是一种由球体旋转而开闭水路的新型电动阀门，其适应的供水压力
范围广，不受泥沙、污水影响，供水通径大，工作过程中通电时间短、工作
稳定可靠，是一种用途广、使用寿命长、输水能力高、抗干扰能力强的洒水
控制阀门。阀门完全打开和完全关闭时，有信号输出。
●DFB20/6矿用隔爆型电磁阀主要适用于煤矿井下含有煤尘和爆炸性气体的
危险环境中作为降尘、除尘之用；该电磁阀是利用交流电磁铁原理，根据
国家标准及行业企业标准的有关规定设计制造，作为液体、气体等
管路的自动控制，它是实现管路自动化的基础设备。
（11）矿用摄像仪：
●KBA127矿用隔爆型摄像仪(带光纤和网络接口)是新一代的防爆监控设备，它采用先进的H.265智能编码技术和1/3英寸的百万高清摄像仪，产品的质量和性能在国内外同类型产品中处于领先地位。一体化设计的摄像仪具有高清晰度、低照度、无火花、防水防尘、体积小、重量轻、配置灵活、传输损耗小、传输距离远、安装方便等特点，并且还具有强光抑制和彩色转黑白等功能。
●KBA12H矿用本安型红外摄像仪主要用于煤矿井下视频监控，具有以太网光信号输出接口。外界景物的光线通过玻璃视窗进入镜头，聚焦在摄像头的CCD芯片上，由CCD转换为以太网光信号输出。摄像仪能在最低照度为0.05Lux下看清实物，并将采集到的实时图像转换为以太网光信号输出。摄像仪额定工作电压DC12 V具有2路SC型接口，TCP/IP以太网光信号传输。
●KBA127（A)矿用隔爆型云台摄像仪采用变倍CCD固体摄像器件，具有以太网TCP/IP协议命令控制云台水平旋转和俯仰旋转及对镜头的光圈、焦距调整的特点，该设备具有辅助光源，照度低、清晰度高、云台可控等优点。摄像仪额定工作电压：AC127V具有1路SC型接口，TCP/IP 协议光信号传输，单模光纤。
（12）振动传感器：GBD20 矿用本安型振动传感器为矿用本质安全型电气设备，为煤矿设备运行状态监测、故障原因分析、维修策略制定等提供依据。振动测量时，将传感器固定在被测物体上，当物体振动时，传感器壳体随物体一起振动，加速度计中的压电晶体在质量块的惯性力作用下而产生电荷， 输出的电荷量与振动加速度成正比。通过电荷放大器使加速度计输出电压正比于输入电荷，（4～20）mA 电流环将电压转换为相应的电流信号输出。
（13）物位传感器：GUL30、GUL50、GUL70矿用本安型雷达物位传感器，适用于煤矿有瓦斯、煤尘爆炸危险的环境中；该传感器具有结构新颖、性能可靠、安装使用方便等特点。传感器天线发射较窄的雷达波脉冲，经天线向外传输，雷达波接触到被测介质表面后信号被反射回来，被天线系统接收并将其传输给电子线路部分，把时差换算成距离。
