煤矿井下
皮带自动化控制系统方案设计
第一章功能
一、系统基本功能
控制功能
该系统既可从井上调度室对井下皮带运输进行实时监控，也可从井下操作台、触摸屏、就地分站箱对皮带运输进行实时监控。既可对一条皮带、一条生产线实现一键起停（顺煤流停、逆煤流开），也可对多条生产线的整个系统实现一键起停。在自动状态下每条皮带还可实现有煤即开、无煤即停的全自动控制。
集成功能
该系统能将同种组态软件和具有相同通讯功能的不同软件下的不同系统集成到一个计算机上进行监控。使整个煤炭体系更直观更易于管理。
第二章系统硬件组成及工作原理
一、系统硬件组成
本系统是以矿用本质安全型PLC为核心的皮带机综保装置组成下皮带机控制系统，是以光纤为介质组成的工业以太网传输网络。
整个系统现场控制设备：
矿用隔爆兼本质安全型PLC（含语音模块、通讯模块）、检测传感器(物流传感器、煤位传感器、速度传感器、跑偏传感器、撕裂传感器、温度传感器、烟雾传感器)、KPZ型矿用转载点自动喷雾装置、本安型操作台、隔爆兼本安型就地操作控制箱、嵌入式触摸计算机（Windons CE操作系统）、网络交换机、和井上监控中心的上位机监控软件等组成。
二. 系统硬件的工作原理
1、矿用本质安全型PLC
该产品拥有多项专利技术，性能达到煤矿级与军工级要求，PLC模块具有矿用本质安全特性（经过严格测试，已通过“本安”认证，防爆证号：1094029U），是一种适用于地面严酷环境或煤矿井下有瓦斯和煤尘爆炸危险环境使用而不需要采用隔爆措施的通用型PLC，技术处于国内领先水平。IB 系列PLC 采用模块化设计，扩展方便，功能强大；其DI/DO 点数可扩展至80 点；具有脉冲频率测量、脉冲周期测量、脉冲宽度测量功能；PWM 高速输出、频率型模拟量采集、语音信息报警、输入断线判断等多种模块；通讯为标准的MODBUS-RTU 或MODBUS TCP 通讯协议、物理接口为
RS-232、RS-485、CAN 或以太网，通讯距离远、网络节点多、抗干扰能力强。还可以根据用户需求定制特定的功能模块或嵌入式PLC 开发定制专用控制器。IB 系列PLC 已成功应用于煤矿、冶金、化工、食品、印刷、军工等行业，可适用于各种场合的检测、监测及自动化控制系统，特别在地面严酷环境、振动比较大的场合、控制箱空间小或煤矿井下有瓦斯和煤尘爆
炸危险环境中使用具有独特的优势。
主要特点
●模块化结构：体积小、组合自由、扩展方便、安装容易。
● 端口类型齐备：各种形式的输入、输出端口，适用于各种传感器与驱动设备。
● 端口电压灵活：开关量输入端口的额定电压为5V、12V、24V 或根据用户要求订制。
● 开关量三态输入：可以对开关量信号进行断线判断。
● 快速控制：能在50ms 内实现信号采集、输出控制功能。
● 隔离电压高：输入、输出端口与内部电路隔离电压大于AC2000V。
● 负载能力强：继电器输出模块的负载电流为5A/ AC250V。
● 频率量采集：能快速处理多路（达48 路）矿用模拟量传感器输出的200—1000Hz 信号。
● 语音输出：具有语音模块，能清晰的输出长时间的语音信息，使控制系统更具有人性化管理。
● 嵌入式文本显示器：不占用通讯接口，可显示8 个汉字× 4 行；同时有9 只薄膜操作按键。
● 高稳定性：具有极强的抗干扰能力与极高的可靠性，有力保障控制系统工作稳定可靠、采集数据真实有效。
● 通讯能力强：拥有多路扩展通讯模块（达8 路）；通讯物理接口形式多样（RS-232、RS-485、CAN 或以太网等）；特有的专利技术，通讯距离远（达10Km）、抗干扰能力强。可以方便的组成多级远程通讯网。
2.传感器(可使用原有的传感器)
3.2.1 物流传感器
静态时，干簧管与磁钢距离较远，干簧不吸合，不发出开车信号；当
胶带上有煤时，传感杆移动，干簧管与磁钢位置相对照，干簧吸合，发出开车信号。
2.2 煤位传感器
煤位保护有两种形式，即电极式和位移式。
煤位保护作用的实现是通过传感器使主控电路的低位堆煤控制和
高位堆煤控制端得到高电位。对于电极式是传感杆与煤接触后，通过已接+12V的大地得到高电位，而位移式则是直接通过开关使低位堆煤控制和高位堆煤控制端与+12V接通。
2.3 位置速度传感器
若某台输送机发生故障，如电动机烧毁。机械传动部分损坏，胶带或链子拉断，胶带打滑等，安装在输送机被动机件上的速度传感器中的磁控开关将不能闭合（如输送机完全不转）或不能按正常速率闭合（如输送机打滑），速度传感器输出的信号连接到控制装置后，控制装置将按反时限特性延时后，速度保护电路动作，切断电动机供电，以避免事故扩大。
在滚筒温度不超限时，温度传感器输出接点开路，连接到控制装置后，输送机能够正常工作。当滚筒温度超限后，滚筒旁边的温度传感器将会起作用，此时传感器的输出点闭合，控制装置温度保护电路动作，使执行部分切断电动机供电，起到温度保护作用。
2.5 烟雾传感器
烟雾传感器的电路由烟雾探头电路、升压电路、输出电路和声音报警电路组成。
当巷道中因胶带磨损等原因造成烟雾发生时，悬挂在巷道顶部的烟雾传感器起作用，经3秒后，切断电动机供电，并发出声音报警。
2.6 撕裂传感器
当胶带横向撕裂后，会有部分下垂，该下垂的胶带带动撕裂传感器横杆，横杆带动竖杆倒下，从而使前后传输线脱离，并与零线相接使控制箱在电气上起到急停闭锁作用，立即停车。该传感器是不能自动复位的。只有人为的使传感竖杆重新立起来才能恢复正常运行状态。虽然上胶带和下
胶带运行方向相反，但传感器正好是以支点为中心两个方向运动，与上下
胶带一致，故上下胶带的原理是相同的。
2.7 跑偏传感器
胶带发生跑偏时，跑偏胶带边沿推动传感杆发生位置倾斜，当倾斜较角度＞40°时，内部一部开关闭合，使音频震荡电路得电工作，产生1000H 音频声，因而系统中的所有扬声器发出声音，表示有胶带跑偏。当倾斜角度＞60°时，内部急停开关闭合，其作用同中途停车开关作用。
这里需要说明的是，跑偏传感器是上下两侧胶带可以同时保护，并且
可自动复位，因而胶带恢复正位后，停车和报警作用将同时停止。
3.KPZ型矿用转载点自动喷雾装置
3.1 概述
矿用胶带输送机、刮板输送机在运输物料转载时会产生大量粉尘，粉尘的存在不但危及煤矿安全生产，还会影响作业人员的身体健康。KPZ型输送机转载点自动喷雾降尘装置是防尘灭尘的理想设施。
3.2 工作原理简介
该装置由主机、电动球阀、运输机工作状态传感器（有触控传感器、转动传感器、红外探测传感器、振动传感器供用户选择）。其原理：运输机运输物料，传感器接收到物料运动信号，主机处理信号令电动球阀打开，形成水幕，实现防尘灭尘
3.3 性能特点
（1）该装置为多功能控制。一台主机可同时配备多个传感器，实现防尘灭尘、喷雾降温、喷雾灭火等功能。
（2）根据安装地点和功能不同，可选择一种或几种传感器使用，控制方式灵活。
（3）配上烟雾、温度、触控、粉尘传感器，可实现防尘、灭火及火情动态监测。
