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1、山东梁宝寺能源有限公司煤矿胶带机集控系统:案天地（常州）自动化股份有限公司煤炭科学研究总院常州自动化研究院2010年3月目录、概述 31、自动化控制的优点 32、我们的产品优势分析 3、系统优势、性能及特点 51、系统优势 52、系统性能 63、系统特点4、控制软件特点-、rt 、【三、方案设计1、梁宝寺能源公司煤矿胶带机电控系统技术要求及具体参数2、系统搭接关系图3、设计原则及标准 94、具体设计 11四、系统主要设备简介 151、KJD30Z矿用本安型工业控制计算机 152、KDK8矿用多功能控制驱动器 163、KDK9多功能控制驱动器 184、KCC2-2总线式通用I/O 接口 195、
2、KCC2-5总线式通用I/O 接口 206、 各类保护传感器 2 1五、地面集控主站（工控机）部分图形界面展示 23井下胶带机电控系统技术方案一、概述1、自动化控制的优点高产、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当今煤炭企业在竞争中生存的基础， 煤矿要发展、 要生 存，必须走高产、高效、实现矿井自动化之路，通过自动化建设实现减员增效、降 低成本，提高劳动生产率，而胶带运输系统的自动化控制是煤矿自动化的主要部分。实现胶带运输系统的自动化控制： 第一、高可靠性的传感器可以保证煤矿的安全生产，防止胶带打滑、冒烟、纵 撕等重大机电事故及人身事故的发生
3、，改善工作环境，提高劳动生产率。第二、具有高智能性、 高可靠性和操作简单的主控制器的应用可大量减少相应 的岗位人员，减少工资投入，并可充实设备维护检修队伍，提高维护质量，减少事 故发生，变发生事故后的被动检修为主动的定期检修，提高设备的使用率。第三、可通过皮带的顺序控制，减少皮带空转，提高有效的开机率，减少无功 电耗，降低成本。第四、可有效的保护胶带运输机，延长胶带的使用寿命，减少事故停机时间， 提高运输能力，增加出煤量。2、我们的产品优势分析我公司是国内最早进行计算机监控技术研究的单位之一。 1983 年，我国第一 套煤矿计算机监控系统阳泉三矿二号井胶带运输计算机监控系统， 通过部级鉴 定并
4、获山西省科研成果二等奖。 在此基础上，我们不断跟踪国际最新技术发展， 开 发了一系列具有国际先进水平的胶带机监控产品，始终保持该领域的国际先进水 平，其中“ KJD2 型胶带输送机监控系统”获煤炭部科技进步二等奖， “KJ2002 型 胶带机微机防爆电控成套装置”获国家科技进步三等奖、能源部科技进步二等奖，“ KJ2019矿用经济型胶带输送机电控成套装置”获煤炭部科技进步三等奖。随着现场总线技术和计算机技术的飞速发展，我们将 CAN 总线与嵌入式工业 计算机应用于煤矿井下，利用现场总线、计算机控制技术、网络技术、工业电视技 术和传感器技术， 开发出了新一代胶带机控制系统。 该系统使得胶带机的控
5、制、 保 护以及检测功能更加丰富完善， 并且具有彩色大屏幕动态图形显示， 故障自诊断等 先进功能， 实现了胶带机的全过程自动化无人值守控制， 为煤矿的安全高产打下了 坚实的基础。CAN 总线式胶带机控制系统可实现多条胶带机或设备的集中控制和监测，安 装调试非常简单方便（均为接插式安装） ，可靠性高、维护量少，无须编程及专业 人员指导。完全避免了以往胶带机控制系统使用复杂难以掌握的缺点。2.1 高可靠性、简单方便的安装调试源于高效能的 CAN 总线。CAN 总线是国际化标准总线，由此建立的监控通信接口协议，有利于各生产 设备的集中监控，遵守该通信接口协议的任何设备能透明接入监控中心。 CAN 总
6、 线具有如下特点：（ 1 ）可靠性 ：CAN 突出的差错检验机理，具有 5 种错误检测、出错标定和故 障界定； CAN 传输信号为短帧结构，因而传输时间短，受干扰概率低。这些保证 了出错率极低。另外， CAN 节点在严重错误的情况下，具有自动关闭输出的功能， 以使总线上其它节点的操作不受其影响，因此， CAN 具有高可靠性；（2）实时性：CAN的传输信号采用短帧结构（有效数据最多为 8个字节），和带优先级的 CS-MA/CA 通信介质访问控制方式，对高优先级的通信请求来说， 在1Mbps通信速率时，最长的等待时间为 0.15ms,完全可以满足现场控制的实时 性要求；（3）开放性 ：CAN 总线
7、是一种架构开放、广播式的新一代网络通信协议； 正是因为我们充分利用了 CAN 总线的高通信速率、高可靠性、连接方便、通 讯协议简单等优点， 才使得我们的系统非常适用于煤矿井下具有复杂恶劣环境的总 线式自动化控制系统。2.2 稳定可靠操作简单的嵌入式工业控制计算机及智能 I/O 设备（1 ）嵌入式综合监控主机 嵌入式综合监控主机是由采用嵌入式技术构成的通用的控制器硬件环境和一 个专用的应用软件所组成的整体。 在硬件、软件两方面保证了系统的稳定性和可靠 性。采用嵌入式计算机为管理控制核心， 以 WINDOWS CE 为通用软件平台， 可完 成非常复杂的功能； 存储介质采用电子硬盘， 由于没有机械式
8、硬盘的转动部分， 使 系统更加稳定可靠，加上先进的flash技术，更使电子盘的使用寿命长达10年；设 备显示采用 12.1”TFT 彩色液晶显示器，操作界面简单方便，显示内容丰富；多类 型端口配置，使得系统组网灵活，便于组成全矿井综合自动化系统。（2）智能 IO 设备智能 IO 设备安装简单方便， 功能丰富， 具有开关量与模拟量的输入输出功能， 其通过 CAN 总线与主控制器进行实时通讯。二、系统优势、性能及特点1、系统优势1）以嵌入式计算机技术、现场总线技术为核心的，集现代分布控制技术、网络 技术及组态软件为一体的系统 。(2)本安型嵌入式计算机：作为主机，集中了上位机和 PLC的功能，并具
9、有体积小、轻及高效率的特点；( 3)双向数据总线 ：以现场总线和其它协议的双向数据总线为主的通信方式，联接各种传感器和执行器，构造了优异的系统结构。使得系统联接简便，电缆用量少，控制范围大，特别适合胶带输送机等沿 线分布设备的控制；( 4)多种智能传感器和执行器 ：用分布控制技术提高了系统的可靠性；( 5)工业以太网技术： 具有丰富的组网集控功能，方便地接入全矿井的综合自动化系统。( 6)专业的组态工具： 可在“向导”的指引下完成系统的“编程”工作，无需掌握PLC或计算机的编程知识，只要了解胶带机系统的工艺要求、设备组成即可。2、系统性能( 1)具有对各种驱动模式下胶带输送机的一般起停、软控起
10、停、下运起停等控制功能；( 2)具有胶带跑偏保护、打滑和超速保护、沿线急停闭锁和故障位置检测、堆煤检测、等完善的检测保护功能；( 3)具有 12彩色液晶显示器， 可直观地显示各被控设备的工作状态及运行参数，系统设备的工作状态，显示功能丰富；( 4)具有对胶带机跑偏、闭锁、纵撕、超温、打滑、烟雾、堆煤、洒水、电机故障等故障显示和报警提示及记录功能；(5) 完善的权限管理功能，操作记录和事件记录功能(6) 控制机具有以太网接口，通过网络接口和 OPC协议直接与全矿井平台互联。(7) “向导”式的系统组态方式，不需计算机或 PLC的编程基础；(8) 可选择远程联动、本机集控、单机控制、驱动器手动4
11、种操作模式 ;(9) 系统可自动检测3C总线上的智能设备3、系统特点(1) 主控机是集上位机、PLC工业电视监视器为一体的多功能本安型控制机a. 友好的人机界面。 12”的 TFT 液晶显示器， 800*600、16 位色彩。 “软键” 和鼠标按钮。b. 显示界面可组态。c. 可现场修改相关的工艺参数。d. 多种运行数据的分析处理功能、 运行数据的存贮功能， 事件的记录及存贮。e. 多级操作权限管理，完善的操作记录。( 2)丰富的组网能力、接入门槛低a. 具备以太网接口，可直接接入工业以太网，符合当今的技术发展潮流和趋 势。b. 对于不具备以太网的场合，可使用 RS485接口(MODBUS R
12、TU协议)。( 3)完备的专业控制软件和组态平台系统的 “编程”十分方便。通过专业的组态平台，编程者无需掌握 PLC 或计算 机的编程知识，只要了解胶带机系统的工艺要求、设备组成。在“向导”工具的引导下，完成 “设备选择”、“端口指定”、“参数设定”等配置工 作，即可完成全部的“编程”任务（4）稳定可靠、接口丰富的总线设备在对 CAN 总线多年研究的基础上开发出了专用于煤矿井下皮带集控的各类总 线设备，控制系统可直接接入：开关量、 4-20mA、1-5V、200-1000Hz、Pt100 等多 类型信号无需进行任何信号转换减少了中间环节， 使得各类信号的采样、 处理更加 可靠精确；（5）外围的
13、保护传感器精确可靠经过多年的摸索和总结， 开发出了多款专用于煤矿井下皮带集控系统的保护传感器，例如自动获取地址位置信息的总线式急停闭锁开关、可检测胶带机正/反向运转的总线式速度传感器、 采用非接触方式测温的高可靠性红外温度传感器、 具有 高灵敏度的烟雾传感器等等。4、控制软件特点（ 1）实时保护： 重要参数以及报警的动态图形显示，可设置故障时报警或停车；（ 2）扩展功能： 功能强大的库管理以及组态，修改参数、修改设备端口、新加设 备或者对象不需修改程序直接添加；（ 3）联网接口：控制机（本安计算机） 可通过标准的工业级 OPC、RS485（MODBUS RTU 协议）接口将数据传至上位机，实现
14、远程动态实时监控；（4）图形界面： 友好美观的操作界面，动态图形显示，设备运行状态、控制事件、 故障报警、班次开停统计等信息一目了然；（ 5）数据存储： 丰富的数据存储以及历史数据查看功能；（ 6）操作模式： 本机单控，本机集控，远程联动，驱动器手动等多种可供设置的控制模式，使系统控制更加方便实用；7）自诊断功能： 系统具有自诊断功能，能及时报告故障时间、位置 、类型等信、方案设计息，更便于维护2、系统搭接关系图1、梁宝寺能源公司煤矿胶带机电控系统技术要求及具体参数设备名称长度m功率kw电压kv倾角带宽m带速m/s驱动方式备注东翼皮带650355 X 2101.23.15限矩形1煤仓3300
15、一部330400 X 210221.23.15限矩形1给煤机3300 二部1650355 X 2101.23.15限矩形1煤仓西翼皮带750355 X 2101.23.15限矩形1煤仓1给煤机3400 一部630355 X 2101.23.15限矩形1煤仓3400 二部800355 X 2101.23.15限矩形3400三部800355 X 2101.23.15限矩形3、设计原则及标准3.1设计遵循的原则先进性：系统为当今工业控制系统的领先产品， 控制器为国内领先的本质安全 型控制。系统可对整个生产过程进行集中监控， 能实时采集和显示现场各生产环节 设备的运行状态，具备数据处理及与矿井综合控制系统联网功能。可靠性：系统具有自诊断功能和故障处理能力， 冗余设计， 保证系统的可靠运 行。安全性 ：系统具有多
