煤礦運(yùn)輸系統(tǒng)中，經(jīng)常采用多條帶式輸送機(jī)同時運(yùn)煤，但是在這種運(yùn)輸系統(tǒng)中，一旦某一臺輸送機(jī)出現(xiàn)問題，其他帶式輸送機(jī)將陷于癱瘓狀態(tài)，故需要對各輸送機(jī)分別進(jìn)行監(jiān)視和協(xié)調(diào)控制。本文以潘三礦多條帶式輸送機(jī)集控系統(tǒng)為例，提出了一種基于先進(jìn)的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的帶式輸送機(jī)遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)，既保證了數(shù)據(jù)采集的實(shí)時性，又提高了礦井運(yùn)輸系統(tǒng)的安全可靠性和運(yùn)輸效率。
1、系統(tǒng)概述
     潘三礦東翼大巷運(yùn)輸系統(tǒng)工程規(guī)模為：2臺帶式輸送機(jī)，分別為東、西段輸送機(jī)；2臺給煤機(jī)。各設(shè)備情況如下：
     東段帶式輸送機(jī)長度為1600 m，運(yùn)量1850t/h，帶寬1200 mm，帶速3.5 m/s，采用CST驅(qū)動，驅(qū)動功率為3 x355 kW，供電電壓6 kV；西段帶式輸送機(jī)長度為1555 m，運(yùn)量1 850 t/h，帶寬1 200咖，帶速3.5 m/s，采用CST驅(qū)動，驅(qū)動功率4x355 kW，供電電壓6 kV；給煤機(jī)功率為5 kW，供電電壓660 V。東、西段輸送機(jī)相搭接，西段輸送機(jī)末端至煤倉，給煤機(jī)設(shè)置在東段輸送機(jī)初始位置。東翼控制系統(tǒng)不僅要求實(shí)現(xiàn)東、西段輸送機(jī)和給煤機(jī)的聯(lián)鎖控制及保護(hù)，而且要求在井口集控室能夠遠(yuǎn)程控制各設(shè)備的啟動、停止，并監(jiān)測各設(shè)備的實(shí)時工作狀態(tài)，對各設(shè)備實(shí)施必要的保護(hù)。
    為了實(shí)現(xiàn)整個運(yùn)輸系統(tǒng)的集中和就地控制，在東、西段輸送機(jī)的機(jī)頭驅(qū)動部分，分別放置l臺隔爆兼本安型控制箱和操作臺，控制箱中安裝有ABSLC500系列PLC．PLC中配置有以太網(wǎng)口；西段操作臺上安裝有隔爆兼本安型觸摸屏，在井口集中控制室內(nèi)設(shè)置監(jiān)控管理工控機(jī)，兩臺PLC與工控機(jī)均通過MOXA交換機(jī)接人工業(yè)以太網(wǎng)，由于兩條輸送機(jī)運(yùn)距長，為保證通訊質(zhì)量，通訊介質(zhì)采用礦用阻燃單模通信光纜。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
2、系統(tǒng)硬件配置
    潘三礦東翼大巷運(yùn)輸系統(tǒng)的東、西段輸送機(jī)機(jī)頭驅(qū)動部分分別放置l臺AB SLC500系列PLC，CPU選用1747-L5518 5/05．該CPU自帶以太網(wǎng)口，可方便地接人工業(yè)以太網(wǎng)。西段PLC不僅可直接控制西段輸送機(jī)，而且可通過以太網(wǎng)接受上位工控機(jī)集控指令控制東段輸送機(jī)及給煤機(jī)；東段PLrC除就地控制東段輸送機(jī)和給煤機(jī)外，也可集控工作方式工作。東、西段PLC同時負(fù)責(zé)實(shí)時采集各自輸送機(jī)設(shè)備的運(yùn)行及故障狀況，并通過以太網(wǎng)傳送到地面集控室的工控機(jī)。
    集控室工控機(jī)選用研華工控機(jī)，具有防塵、防震、抗電磁干擾，適應(yīng)惡劣工作環(huán)境等特點(diǎn)。工控機(jī)上安裝有組態(tài)軟件MCGS和RSLogix 500編程軟件，可以實(shí)時、生動地顯示井下輸送機(jī)的運(yùn)行及故障狀態(tài)，也可以對東、西段PLrC進(jìn)行遠(yuǎn)程編程。
    在西段操作臺上安裝有GP2000彩色觸摸屏，觸摸屏與西段PLC通過RS232相連，由PLC程序控制其畫面切換，操作員只需通過操作臺上的按鈕即可翻看所需畫面，方便井下工作人員了解東翼大巷運(yùn)輸系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行及故障狀況。
3、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
    (1)工業(yè)以太網(wǎng)
    以太網(wǎng)是一種總線型局域網(wǎng)，采用帶沖突檢測的載波偵聽多路訪問方式( CSMA/CD)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。這種傳輸方式的原理是：一個站點(diǎn)要傳送數(shù)據(jù)時，它首先監(jiān)聽信道（載波偵聽），若此時信道有數(shù)據(jù)傳輸，則等待到信道空閑再傳送數(shù)據(jù)；當(dāng)同時有多個站點(diǎn)偵聽到信道空閑并發(fā)出數(shù)據(jù)（多路訪問）時，就會發(fā)生沖突，于是每個站點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)的同時進(jìn)行沖突檢測，一旦發(fā)生沖突便立即停止數(shù)據(jù)傳輸，然后按照一定的算法退避一段時間來等待沖突平息，接著再偵聽信道準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)。以太網(wǎng)具有傳輸速率高、網(wǎng)絡(luò)軟件豐富、系統(tǒng)功能強(qiáng)、安裝連接簡單和使用維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，它能適應(yīng)嚴(yán)酷的工業(yè)現(xiàn)場溫度、濕度、振動等環(huán)境參數(shù)的要求，具有很好的抗干擾性。潘三礦集控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸主要采用工業(yè)以太網(wǎng)，并采用標(biāo)準(zhǔn)的TC P/IP通訊協(xié)議，實(shí)現(xiàn)東、西段輸送機(jī)以及上位工控機(jī)之間快速、大量的數(shù)據(jù)傳輸。
    (2) MCGS工業(yè)組態(tài)軟件
    MCGS是用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，能夠完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、實(shí)時和歷史數(shù)據(jù)處理、報(bào)警和安全機(jī)制、流程控制、動畫顯示、趨勢曲線和報(bào)表輸出等功能。
    潘三礦上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)選用MCGS作組態(tài)軟件，它通過以太網(wǎng)與現(xiàn)場PLC之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，在MCGS設(shè)備窗口內(nèi)配置相應(yīng)的設(shè)備構(gòu)件，設(shè)備窗口配置如圖2所示。系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，設(shè)備構(gòu)件由設(shè)備窗口統(tǒng)一調(diào)度管理，通過通道連接向?qū)崟r數(shù)據(jù)庫提供從現(xiàn)場設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備工作狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)測和控制。通過MCGS系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)了主畫面、各帶式輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、操作西面、實(shí)時曲線、歷史曲線、報(bào)警畫面及報(bào)表數(shù)據(jù)顯示等監(jiān)視功能。主畫面通過動畫和實(shí)時數(shù)據(jù)生動直觀地顯示整個系統(tǒng)的運(yùn)行情況；各帶式輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)畫面則以指示燈形式直觀地表示出各輸送機(jī)相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行及故障狀態(tài)；操作畫面可對設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程起、停控制、緊急停車和故障復(fù)位等；實(shí)時曲線、歷史曲線、報(bào)警畫面和報(bào)表數(shù)據(jù)等分別以不同的方式監(jiān)視系統(tǒng)過程數(shù)據(jù)，并可定期歸檔存盤。
   (3)系統(tǒng)控制
   潘三礦東翼大巷運(yùn)輸系統(tǒng)中東、西段兩臺PLC通過工業(yè)以太網(wǎng)相連，可實(shí)時進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，方便實(shí)現(xiàn)東、西段帶式輸送機(jī)及給煤機(jī)之間的聯(lián)鎖控制。整個運(yùn)輸系統(tǒng)的控制方式主要包含遠(yuǎn)控、集控、就地及手動4種方式。其中遠(yuǎn)控由集控室工控機(jī)發(fā)出系統(tǒng)控制指令；集控方式下西段PLC作為主控PLC，整個東翼運(yùn)輸系統(tǒng)的起、停和緊急停車指令由西段輸送機(jī)操作臺發(fā)出，各輸送機(jī)按前、后級的流程要求自動開停，同時檢測各個設(shè)備及保護(hù)傳感器的運(yùn)行情況，并將其運(yùn)行狀態(tài)及故障通過以太網(wǎng)傳輸給集控室工控機(jī)；就地控制方式時，由東、西段輸送機(jī)司機(jī)分別控制各輸送機(jī)開、停，并有前、后級閉鎖功能，所有保護(hù)均投入；手動方式下各設(shè)備的起、停均通過各自操作臺上的按鈕來完成，主要用于設(shè)備調(diào)試階段，當(dāng)控制核心發(fā)生故障時，亦可臨時作為生產(chǎn)的應(yīng)急措施。無論是哪種控制方式，整個系統(tǒng)的控制都必須遵循逆煤流啟動、順煤流停車的原則。正常停車時，給煤機(jī)須立即停止，帶式輸送機(jī)延時一段時間再停止，以保證輸送帶卸空。
    本文以潘三礦東翼運(yùn)輸系統(tǒng)為例，介紹了工業(yè)以太網(wǎng)在多條帶式輸送機(jī)集控系統(tǒng)中的應(yīng)用，實(shí)際運(yùn)行表明，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理、運(yùn)行可靠、操作簡單及便于維護(hù)。