煤礦綜采三機(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)

　　導(dǎo)語(yǔ)：

　　綜采工作面三機(jī)是煤流運(yùn)輸?shù)暮诵难b備，其工作狀態(tài)對(duì)于綜采工作面產(chǎn)量有著重要影響，維護(hù)和保養(yǎng)好三機(jī)設(shè)備對(duì)于保障綜采工作面產(chǎn)量有著重要作用。本期轉(zhuǎn)化果平臺(tái)推薦的《煤礦綜采三機(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)》，通過(guò)布設(shè)一系列的傳感器、監(jiān)測(cè)分站，將綜采工作面三機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上傳至系統(tǒng)總站，實(shí)現(xiàn)三機(jī)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)及診斷，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

　　一、系統(tǒng)綜述

　　煤礦綜采三機(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)包括5臺(tái)KXJ127(D)隔爆兼本安型PLC控制箱(以下簡(jiǎn)稱(chēng)控制箱)，1臺(tái)系統(tǒng)主站，4臺(tái)監(jiān)控分站。該系統(tǒng)具有對(duì)煤礦采煤工作面輸送設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)及診斷的功能。

　　圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

　　監(jiān)測(cè)分站用于監(jiān)測(cè)工作面輸送系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。系統(tǒng)包含4個(gè)分站，分別為：1臺(tái)前部刮板輸送機(jī)機(jī)頭監(jiān)測(cè)分站，1臺(tái)前部刮板輸送機(jī)機(jī)尾監(jiān)測(cè)分站，1臺(tái)轉(zhuǎn)載機(jī)監(jiān)測(cè)分站，1臺(tái)破碎機(jī)監(jiān)測(cè)分站。

　　可以監(jiān)測(cè)的設(shè)備包括：刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)和破碎機(jī)等設(shè)備配套減速器和電動(dòng)機(jī)。主要監(jiān)測(cè)參數(shù)包括：減速器高速軸承溫度、低速軸承溫度;減速器油溫;電動(dòng)機(jī)定子溫度、轉(zhuǎn)子前軸承溫度和轉(zhuǎn)子后軸承溫度等。分站可以動(dòng)態(tài)顯示監(jiān)測(cè)參數(shù)，并根據(jù)所監(jiān)測(cè)參數(shù)，判斷設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)出預(yù)警或報(bào)警，報(bào)警值可修改。

　　所有分站都能通過(guò)通訊口將監(jiān)控設(shè)備的各種參數(shù)上傳單系統(tǒng)主站，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)工作面輸送設(shè)備的各種狀態(tài)。系統(tǒng)總站提供一路標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議通訊口(RS-485接口或者以太網(wǎng)接口)與上位機(jī)通訊。

　　二、技術(shù)參數(shù)

　　1. 電氣技術(shù)指標(biāo)

　　(1)額定電壓及頻率：AC85V~265V、50Hz;

　　(2)額定電流：<1.5A;

　　(3)工作環(huán)境：溫度：-5~+40°C;相對(duì)濕度：95%(+25°C)。

　　2.通訊參數(shù)

　　本系統(tǒng)提供一路標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議通訊接口(RS485接口或者以太網(wǎng)接口)，采用Modbus-RTU或者M(jìn)odbus-TCP通信協(xié)議，用于與上位機(jī)或其他設(shè)備的相互通訊。

　　3.狀態(tài)監(jiān)測(cè)分站監(jiān)測(cè)參數(shù)指標(biāo)

　　(1)減速器高、低速軸承溫度測(cè)量

　　傳感器類(lèi)型：Pt100鉑熱電阻;

　　溫度測(cè)量界限：不高于120°C;

　　安裝及連接：M30x1.5螺紋連接，安裝位置見(jiàn)圖2;

　　連接電纜：礦用阻燃信號(hào)電纜，型號(hào)：MHYVRP-4x0.5，外徑小于10mm，長(zhǎng)度10m;

　　傳感器材料：不銹鋼。

　　探桿長(zhǎng)度：按具體要求確定。

　　圖2 減速器上傳感器安裝位置

　　(2)減速器油溫度測(cè)量

　　傳感器類(lèi)型：Pt100鉑熱電阻;

　　溫度測(cè)量界限：不高于120°C;

　　安裝及連接：M30x1.5螺紋連接;

　　安裝位置：見(jiàn)圖2;

　　連接電纜：礦用阻燃信號(hào)電纜，型號(hào)：MHYVRP-4x0.5，外徑小于10mm，長(zhǎng)度暫定8m;

　　傳感器材料：不銹鋼。

　　(3)電動(dòng)機(jī)定子、轉(zhuǎn)子前軸承和后軸承溫度大于等于90°C時(shí)報(bào)警。傳感器預(yù)埋在防爆電動(dòng)機(jī)內(nèi)，其中：定子繞組預(yù)埋三線制Pt100一枚;前軸承預(yù)埋三線制Pt100一枚;后軸承預(yù)埋三線制Pt100一枚，分別引線至接線盒內(nèi)接線柱。連接電纜：礦用阻燃信號(hào)電纜。

　　三、技術(shù)要求

　　1.刮板輸送機(jī)設(shè)備配套的工況狀態(tài)監(jiān)測(cè)，用于對(duì)布置在綜采工作面及順槽的刮板輸送機(jī)輸入、輸出軸的軸承溫度、潤(rùn)滑油油溫、油位，電動(dòng)機(jī)的軸承溫度、定子繞組溫度及各個(gè)傳動(dòng)部冷卻水回路的溫度、壓力、流量等關(guān)鍵工況參數(shù)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，并通過(guò)通信模塊可以把采集到的工況數(shù)據(jù)以標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議上傳到上位機(jī)。

　　2.通過(guò)監(jiān)測(cè)機(jī)尾油缸無(wú)桿腔壓力，將反應(yīng)的鏈條張力上傳。

　　3.轉(zhuǎn)載機(jī)配套的工況狀態(tài)監(jiān)測(cè)，用于對(duì)布置在綜采工作面及順槽的轉(zhuǎn)載機(jī)潤(rùn)滑油油溫、油位，高低速軸溫，電動(dòng)機(jī)的軸承溫度、定子繞組溫度等關(guān)鍵工況參數(shù)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，并通過(guò)通信模塊可以把采集到的工況數(shù)據(jù)以標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議上傳到上位機(jī)。

　　4.破碎機(jī)配套的工況狀態(tài)監(jiān)測(cè)，用于對(duì)布置在綜采工作面及順槽的破碎機(jī)潤(rùn)滑油油溫、油位，高低速軸溫，冷卻水回路的溫度、壓力、流量;電動(dòng)機(jī)的軸承溫度、定子繞組溫度等關(guān)鍵工況參數(shù)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，并通過(guò)通信模塊可以把采集到的工況數(shù)據(jù)以標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議上傳到上位機(jī)。

　　5.上述設(shè)備4臺(tái)控制箱必須通過(guò)通訊電纜連接，所有監(jiān)控分站的數(shù)據(jù)全都上傳至系統(tǒng)主站。系統(tǒng)總站可對(duì)工作面三機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和在線診斷。系統(tǒng)總站配置有標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議通訊口(RS485接口或者以太網(wǎng)接口)，可與上位機(jī)或其他設(shè)備對(duì)接。

　　四、硬件配置

　　1.系統(tǒng)主站控制箱配置

　　(1)寬電壓電源輸入(AC85V—265V);

　　(2)7寸本安型人機(jī)界面;

　　(3)4只金屬按鍵;

　　(4)具有2路RS485接口，Modbus-RTU標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議;

　　(5)具有1個(gè)RJ45網(wǎng)線接口，Modbus-TCP標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。

　　2.監(jiān)控分站控制箱配置

　　(1)寬電壓電源輸入(AC85V—265V);

　　(2)7寸本安型人機(jī)界面;

　　(3)4只金屬按鍵;

　　(4)具有2路RS485接口，Modbus-RTU標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。

　　(5)具有最多12路PT100采集口，8路電流量采集口，5路開(kāi)關(guān)量采集口，4路繼電器輸出。

　　五、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

　　1.KXJ127(D)隔爆兼本安型PLC控制箱

　　控制箱為礦用隔爆兼本質(zhì)安全型，標(biāo)志為“Exd[ib]I Mb”。分為本安腔和隔爆腔兩大部分，通過(guò)過(guò)腔電纜連接。

　　下部分為本安腔，內(nèi)部安裝有礦用本安型PLC、接線端子、線槽等;兩側(cè)共有12個(gè)喇叭口用于連接本安信號(hào);本安腔面板上嵌入有語(yǔ)音報(bào)警用的揚(yáng)聲器與人機(jī)對(duì)話(huà)的文本顯示器。

　　隔爆腔內(nèi)有本安電源、大功率繼電器與非安型開(kāi)關(guān)量輸入接口等，兩側(cè)安裝6個(gè)隔爆喇叭口。

　　控制器使用本安型模塊化PLC為控制核心，易于組合，易于擴(kuò)展。

　　2.PLC模塊

　　該控制器的控制核心為本安型模塊化PLC，用于開(kāi)關(guān)量的數(shù)據(jù)采集、頻率量的數(shù)據(jù)采集，繼電器輸出控制，語(yǔ)音報(bào)警、遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通訊等。本安型模塊化PLC由CPU模塊、開(kāi)關(guān)量輸入模塊、開(kāi)關(guān)量輸出模塊、通訊模塊、模擬量信號(hào)、頻率信號(hào)、語(yǔ)音報(bào)警模塊等功能模塊組成?？?85口或光纖組網(wǎng)。

　　3.本安型觸摸屏

　　該控制器的面板上安裝一個(gè)7寸本安型觸摸屏顯，4只金屬不銹鋼按鍵。設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、故障類(lèi)型與位置、參數(shù)設(shè)置等信息都通過(guò)該液晶屏實(shí)現(xiàn)漢字顯示，操作人員能較直觀了解被控設(shè)備在運(yùn)行時(shí)的工作狀態(tài)。按鍵用于對(duì)被控設(shè)備的控制及參數(shù)設(shè)定。

　　六、系統(tǒng)界面展示

　　1.系統(tǒng)主站界面

　　2.監(jiān)控分站界面