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1、郑州磴槽企业集团金岭煤业有限公司工作面通讯控制系统方案设计天地（常州）自动化股份有限公司2012年6月一、现场工况金岭煤业工作面面设备信息如下：工作面长度：110 有前溜和后溜。顺槽皮带：420米。二、系统的设计遵循如下原则：先进性采用先进的技术和设备，确保系统的功能、性能优质，运行可靠，在技术、管理方面居国内同行业最先进水平。可靠性 对工业控制系统来说，系统的可靠性是安全、高效生产的重要保障，在进行方案设计时，必须确保设计的系统具有高可靠性。可扩展性 系统软件和硬件配置及系统结构具有前瞻性。 一方面，在考虑配置时，为系统今后的完善、提高留有充裕的扩展容量； 另一方面，系统必须具有灵活的网络结
2、构。将来系统的扩展在本期系统的基础上增加部分设备即可实现，无须变更本期系统的软件、硬件，不影响本期系统的运行。高性价比 在进行系统结构设计和设备选型时多做比较分析，从而使得系统结构、设备选型、系统整体性能具有高性价比。灵活性系统的总体设计便于工程的分步实施，确保系统按期投入正常生产。三、遵循标准GB2421 电工电子产品基本环境试验规程GB4942.2 低压电器外壳防护等级GB3836.12000 爆炸性气体环境用电气设备 第1部分：通用要求GB3836.22000 爆炸性气体环境用电气设备 第2部分：隔爆型“d”GB3836.32000 爆炸性气体环境用电气设备 第3部分：增安型“e”GB3
3、836.42000 爆炸性气体环境用电气设备 第4部分：本质安全型“i”GB9969.11998 工业产品使用说明书 总则MT 20990 煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求MT 21090 煤矿通信、检测、控制用电工电子产品基本试验方法MT/T40895 煤矿用直流稳压电源MT571.1 煤矿用带式输送机监控系统MT817 煤矿用带式输送机电控装置MT872 煤矿用带式输送机保护装置技术条件煤矿安全规程2010版四、方案设计A、综采工作面在工作面顺槽口或设备列车上设置1台KJD30Z矿用本安型工业控制计算机和1台KDK8矿用多功能控制驱动器，其中KJD30Z矿用本安型工业控制计算
4、机作为工作面通讯控制系统的人机交互设备，而KDK8矿用多功能控制驱动器不仅实现系统的逻辑处理，部分设备信息采集，为整个系统提供本质安全型电源，而且通过其输出口对组合开关进行控制，实现采煤机、刮板机、破碎机、转载机、乳化液泵站的自动控制。系统在转载机机头设置一台KTK18(C)矿用本安型急停扩音电话，实现对转载机和破碎机的就地启停控制，在刮板输送机机头、机尾各设置一台KTK18(C)，实现对前部刮板输送机机、后部刮板输送机进行就地启停控制，而工作面内部每间隔15米设一台KTK18(B)矿用本安型急停扩音电话，实现急停及语音通信、报警功能，而系统任意地方可根据输入输出点数增加KCC2-6、KCC2
5、-7总线式通用I/O接口，实现对各种信息的就地采集与输出。综采面系统框图如下：综采面现场控制拓扑图B、顺槽皮带在顺槽带式输送机机头设置1台KJD30Z本安嵌入式工业控制计算、自带12吋液晶显示器，显示各被控设备的工作状态以及相关参数。1台多功能控制驱动器，完成电机及其他辅控设备控制，每100米安装一台KGV5总线式急停闭锁开关，每200米安装一台KXT22.2通信信号器，实现沿线语音通讯，按需布置各类保护传感器（跑偏、纵撕、打滑、超温、超速、烟雾、堆煤等）对该部胶带机实现监测监控，同时与工作面通讯控制系统实现联锁控制。皮带机系统框图如下：单条皮带现场控制拓扑图上位机系统安装于地面集控室，其向上
6、可通过网络及组态软件自带的OPC Server接口提供实时数据，向下可通过环网及OPC Client与井下本安监控站（嵌入式本安计算机）进行实时通讯。五、系统实现功能A、工作面通讯控制系统1) 系统具有集控、自动、检修、点动多种操作模式； 2) 具有对前部刮板输送机、后部刮板输送机、转载机、破碎机及各种泵站等设备进行控制功能；3) 具有各设备的启停状态、设备工作电流、电压、轴温、油温、表面温度、绕组温度、风速、瓦斯等信息的监测功能；4) 直接读取组合开关、采煤机等设备的状态，监测数据等功能； 5) 系统设备具有即插即用功能，设备位置、类别自动识别，无需拨码和人工干预。 6) 具有清晰的语音通话
7、和语音报警功能，声强110dB以上； 7) 系统具有检测工作面风速和瓦斯浓度功能，并具有低风量、瓦斯超限报警和闭锁被控设备功能； 8) 具有专用闭锁回路和数据通讯双重保护功能； 9) 具有12寸TFT液晶显示器，以动态图形方式显示设备状态及故障，对状态量、累计量及故障的记录统计功能；10) 控制机具有以太网及RS484接口，可通过以太网接口（OPC协议）或 RS485接口（MODBUS RTU协议）直接与全矿井平台或其它系统互联。11) 系统具有末端电压、电缆断线和短路、传感器接入线断线或短路等自诊断及定位功能； B、顺槽皮带控制系统（1）可监测保护信号：打滑、超速、堆煤、烟雾、跑偏、急停闭锁
8、、电机内部温度（需电机内部预埋Pt100铂电阻）、皮带张力、驱动滚筒温度、洒水、纵撕等；（2）可监测状态信号：主电机运行状态、制动器状态、变频器/软起动器运行状态、联锁/解锁状态等；（3）可监测模拟量信号：带速、电流（开关提供200-1000Hz信号）、煤位（可选）、电机内部温度（需电机提供Pt100信号输出）、驱动滚筒温度（选配）等；（4）控制信号：主电机的开停控制、制动闸控制，、变频器/软起动器控制、后方胶带机的联锁控制等。六、主要设备参数6.1 KJD30Z矿用本安型工业控制计算机KJD30Z矿用本安型工业控制计算机是矿用本质安全型设备，适用于有瓦斯、煤尘爆炸危险的环境,作为各种设备的自
9、动控制装置，它具有逻辑控制、视频图像显示及远距离数据传输等功能，可以适应各种控制对象，满足不同复杂程度的控制要求。 胶带机系统运行界面工作面通讯控制系统运行界面技术参数：防爆型式：矿用本质安全型，标志为“Exib”。使用环境环境温度：040；空气相对湿度：不大于95%（+25）；大气压力：80kPa106kPa ；无显著振动和冲击的场合；煤矿井下有瓦斯煤尘爆炸危险、周围无腐蚀性气体的环境。工作方式：连续工作。外形尺寸（宽高深）: 524mm489mm302mm。重量：30kg接口类型和数量：1个以太网口；1个RS232口；4个RS485口；2个CAN总线口；1个扩音电话口。主要功能：a) 信息
10、交换：通过通信接口接收、处理并与其他设备交换。b) 显示功能：工艺设备的运行状态，生产工况参数，设备故障状态等以及工业电视视频图像切换显示。c) 联网功能：可通过以太网接口与其它设备联网。d) 语音通讯（KJD30Z）：通过3C总线与沿线设备通话，扩音响度80dB/m (A计权)。外形尺寸：470 541 156 (mm)6.2 KDK8矿用多功能控制驱动器KDK8型矿用多功能控制驱动器是矿用隔爆兼本质安全型设备，适用于有瓦斯、煤尘爆炸危险的环境。为矿用本质安全型设备提供本质安全型电源，并能转换本质安全型和非本质安全型的输出控制触点。可采集该设备的输入、输出口状态，并发送到总线上，也可接收总线
11、上的信号，控制设备的输出状态。多功能控制驱动器是矿用本安型控制机、智能闭锁开关等设备的配套产品。A.KDK8-P1（适用于胶带机控制）防爆型式：矿用隔爆兼本质安全型，标志为ExdibI。电源输入：单相交流660/380/220/127V，50Hz；电压变化范围：75%110%； 电源输出：交流电源： 一路220V/200W，带漏电过流保护功能，当漏电流大于60mA（可调整）时自动断开，当输出电流值高于1.2A（可调整）时自动断路。直流电源: 两路15V直流本安电源；两路18V直流本安电源；信号输入与输出本安输入：8路本安开关量（无电位接点）信号输入。非安输入：8路非安开关量（无电位接点）信号输
12、入。本安输出：1路检测信号输出,负载拉出电流2mA时不低于10V；低电平不大于0.7V。非安输出：8路继电器接点信号输出，输出接点容量为交流220V/5A(阻性负载)。通讯：CAN总线通讯。控制方式：自动控制：接收CAN总线的相关命令并控制8路继电器接点输出；手动控制：通过8个旋钮开关控制8路继电器信号输出。输出电源：提供一路220V交流电源，带漏电过流保护功能；结构参数： 764313659 (mm) ；重量：约180kgB.KDK8-P2（适用于工作面控制） 防爆型式：矿用隔爆兼本质安全型，标志为Exdib 电源输入：AC 660/380/220/127 V输出：2 路DC15 V/1.1
13、 A本安型，2 路DC18 V/0.9 A本安型 信号16 路非安开关量（无电位接点）信号输入14 路非安继电器接点信号输出，输出接点容量为交流 220 V/5 A(阻性负载)通讯接口： 2路RS485接口（MODBUS RTU） 2路专用总线接口 外型尺寸：764313659(mm)重量：180 kg6.3 KCC2-2/-5总线式通用I/O接口（用于顺槽皮带） KCC2-2 通用I/O接口KCC2总线式通用I/O接口主要作为信息采集和传输装置，为本质安全型产品。该通用I/O接口采用CAN总线无主传输方式，具有多种输入和输出方式，通用I/O接口联检后能与煤矿安全监控系统配套使用。技术参数：（
14、1）防爆型式：矿用本质安全型，标志为“Exib”。（2）环境条件a环境温度： -20+40 b平均相对湿度： 不大于95（+25） c大气压力： 80106kPa d煤矿井下有瓦斯、煤尘等爆炸危险的环境 （3）电源电压： 直流 9V20V;（4）工作电流： 40mA（5）传输：a制式：CAN总线无主方式传输 b速率：5K bps d最大距离：2km（6）输入输出信号：a) 开关量输入信号：2路，无源光耦输入，高电平应不小于2.5V，低电平不大于1V；b) 模拟量输入信号：（电压型或频率型输入信号二选一，总路数不超过4路）1) 电压型：4路，范围(15)V，采集误差不大于2.0%（相对于满量程）
15、；2) 频率型：4路，(2001000)Hz（频率的高电平不小于2.5V，低电平不大于1V，脉宽不小于0.3ms），采集误差不大于2.0%（相对于满量程）。c) 开关量输出信号：2路，无源光耦CE输出，截止状态的漏电阻应不小于100K；导通状态的电压降应不大于0.5V（输出电流为2mA时）。6.4 KGV5总线式急停闭锁开关（用于顺槽皮带）KGV5总线式急停闭锁开关用于输送机沿线拉绳紧急闭锁保护和控制，急停保护动作执行急停命令。沿输送机方向配置的跑偏、纵撕和信号联络装置均可通过本开关与电控系统连接，其内部配有总线式故障位置识别电路，电控系统通过它可识别各种不同故障及地点。本闭锁还提供两路通用开关量输入（
