控制系统类硕士毕业论文范文 与煤矿井下胶带机控制系统设计分析方面毕业论文范文

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煤矿井下胶带机控制系统设计分析

王瑄 煤炭工业合肥设计研究院有限责任公司

【摘 要】 本文采用实际设计案例,针对煤矿井下胶带运输的重要性及现有控制管理现状,提供一个较全面完善的解决方法,希望能对相关工程提供帮助.

【关键词】 PLC 控制 自动化 无线 WIFI 通讯 视频监视

一、前言

煤矿井下胶带机运输系统是矿井生产系统的关键环节,其自动化程度直接影响矿井的生产能力.目前,许多矿井已实现了单机控制或区域运输系统的集中控制,但存在设备陈旧,监测、控制手段单一,系统不完善等问题.,发现问题、解决问题效率较低,直接影响矿井生产.

本系统采用 PLC 控制技术和分布式控制结构,包括井下控制系统、地面控制系统、视频监控统及无线通信系统.井下与地面设交换机,通过光纤以太网方式通讯,并留有与矿井综合自动化系统通讯的接口.系统实现了井下运输系统的全方位集中监控、监视和通讯,具有较强的现代化自动化水平.

本系统控制模式在提高效率的同时,提高产能,降低安全事故、设备事故等安全风险,通过完善的信息监测系统,优化操作流程以降低成本,符合矿井的实际和煤炭行业市场严峻局面的现实.

二、项目概况

谢桥煤矿井下皮带运输系统东翼、西翼 2 个区域共有皮带 18 条,其中东部 8 条皮带机、3 处 5 台给煤机,西部 10条皮带机、4 处 6 台给煤机.井下东部、西部胶带机运输系统全部为单机就地控制,无法进行集中控制;同时监控、通讯设施不全,导致调度、操作存在严重问题.

本设计在地面设置综合监视、监控、通讯总站,在井下东、西翼分别设置 1 个控制主站,每条胶带机设置 1 个控制分站;沿东、西翼运输大巷布设网络系统,安装视频监控装置、WIFI 基站,以地面集中控制加井下分区域控制方式建立集控系统.

系统以地面操作为主要模式,采用集中控制系统并辅以WIFI 通讯和视频监控,在充分提高对设备运行状况的检测手段、巡视手段、监视手段的基础上,建设以无人值守,少人巡检为目标的集中控制与监视以及无线通讯系统,提高胶带机运输自动控制水平,减少岗位人员,提高生产效率.

三、系统组成

系统在地面调度室设置综合控制平台、DID 显示大屏;在井下东、西部分别设置区域控制主站,主站由 2 台防爆计算机和显示器组成,1 台用于皮带机监测、控制及操作使用,1 台用于该区域皮带运输视频监控.每条胶带机旁设置单机PLC 分站和传感器;沿运输大系统巷设置视频监控系统、WIFI 通讯系统;达到全方位,多角度控制模式.

四、主要检测手段

1、带式输送机设置跑偏、拉绳、打滑、堵料、撕裂,料流检测装置、烟雾及温度传感器等保护装置,实现安全保护功能.

2、 对各主电机增设运行状态传感器, 包括:温度传感器、震动传感器、加速度传感器.通过 AB 公司专业震动监测系统软件监测震动信号,并分析电机、滚筒运行曲线,提前对设备磨损情况预警.

3.采用红外温度传感器检测滚筒温度.

4、对重要检测点(如煤仓料位、堆煤、皮带速度等)采用质量高的双传感器检测(两种类型或同型两个),其目的是为了防止漏检,以提高检测的可靠性,保护设备安全及减少停产时间.

5、采用雷达料位计加强对煤仓煤位的连续检测,位于煤仓的上下级皮带,当传感器可靠的情况下,可根据仓位信号开车.

五、巡视手段

沿胶带机石门每 300 米和拐弯处均设置本安型通讯基站,基站信号通过井下以太网传至井下东、西翼主站,再通过主站环网交换机上传至地面控制中心,并接入矿井程控调度电话交换机. 配备矿用本安型手机, 接入就近的WIFI基站,巡视及相关管理人员可通过手机及时上报现场情况.

六、监视手段

在各皮带机头、机尾滚筒、皮带张紧装置、皮带驱动滚筒、采区皮带搭接、给煤点、巷道交叉点等关键位置安装摄像仪,同时确保视频点和接入的冗余,在井下东、西翼两个集控主站能以视频图像监视本区域胶带机运行的情况.在每个防爆摄像机旁边增加辅助照明装置, 提高视频系统清晰度.防爆光纤网络摄像机就近接入井下网络,数字视频信号通过网络传输到调度室解码器还原成 信号进入视频矩阵,在DID 拼接电视墙上显示;视频可以与控制系统联动.

监视系统中视频装置硬盘容量配置达到能监视 3 个月以上同时能对监视的视频内容进行存档、读取、播放.

七、系统操作方式及功能

1、系统具有远程、集中、就地三种操作方式.远程方式在地面操作站进行控制,集中方式由东、西翼控制站操作,就地方式在现场按钮箱上实现脱机(脱离 PLC 控制)试车或开车.

2、可根据工艺流程实现胶带机系统全自动化运行:顺煤流停车,逆煤流开车,无煤停车.当系统中某部皮带机出现问题时,该皮带机立即停机并退出集控系统,同时联动跳停逆煤流方向的设备.或改就地手动控制该皮带,系统继续运行.

3、实现对胶带机运行参数、控制信号、CST 控制信号及电机、滚筒、制动装置等设备运行状况的监测和数据上传、控制参数修改等功能.

4、采用 IP 扩音电话系统,利用以太网广播方式,用于伴随胶带机集控系统的启动、停止、紧急停车和事故进行广播,替代原来的简单的点铃通讯和少量固定式对讲设备. 语音箱安装在胶带沿线,当集控系统启、停、急停等指令发出,首先或者同步广播,提醒沿线巡检人员注意安全.

5、具备实时报警和历史报警功能.实时报警可实时显示每个测点参数及系统工况(如设备状态、系统通讯故障等情况),同时发出声光及语音报警信号.历史报警允许用户随时查询所有报警记录.

6、如系统停止工作,计算机能对设备、传感器等进行在线自检.当与系统要求不符时,可发出告警提示运行和维护人员处理.

7、控制站具有良好的人机界面,实时动态显示系统工艺流程画面、设备工况、工艺及电气参数等,实现各参数及设备开停工况的实时及历史趋势显示,并进行相应的数据处理、记录、查询等.

9、设胶带机运行工况、电耗、工作时间等统计报表和所有报警、故障报表.

10、地面操作站和井下主站及各分站实现监视、监控、通讯功能,主站和各分站之间实现监视、监控、通讯功能.

11、具有 WEB (不少于 20 用户同时在线浏览)发布功能,管理者可以浏览生产系统运行状况,不能参与操作.

八、结束语

设计采用先进的传感器技术、通讯技术、计算机技术、网络技术实现运输系统自动化水平、通讯水平的极大提高,具有较高的集中控制水平、先进完善的检测手段和较高的安全性、可靠性.本工程参控胶带机覆盖整个井下运输系统,参控胶带机数量较以往工程多,监控手段较以往工程更全面更完善,技术手段更先进.本系统的投运,进一步提高了自动监测水平,达到了减人增效的预期目标,取得了良好的经济效应.

控制系统论文范文结:

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