1、概述
    目前，井下膠帶機運輸已成為我國高產(chǎn)高效煤礦輸煤的主要工具，因而膠帶輸送機的自動化程度及安全運行在煤礦生產(chǎn)中占有重要的地位。礦井主煤流運輸是煤炭生產(chǎn)過程的重要組成部分，其系統(tǒng)復(fù)雜，環(huán)節(jié)多、貨流量大。國內(nèi)外現(xiàn)代化煤礦生產(chǎn)實踐證明，只有減少轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)，消除煤流的停頓，實行不問斷不停頓的連續(xù)運輸，才能達到高產(chǎn)高效的目的。針對煤礦井下運輸系統(tǒng)線路長、崗位多、聯(lián)絡(luò)環(huán)節(jié)多等特點，應(yīng)用計算機控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)，并輔以工業(yè)電視，實現(xiàn)地面對井下主煤流膠帶輸送機的遠程集中控制。
2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
    設(shè)計的主要原則是實現(xiàn)以地面控制為主，井下控制為輔的控制方式。該系統(tǒng)采用計算機集散式控制系統(tǒng)(DCS)，控制系統(tǒng)由地面遠程集中監(jiān)控中心、井下中心站、若干個控制分站和PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)組成。圖像和數(shù)據(jù)采用光纖傳輸。地面控制中心由兩臺IPC工控機、大屏幕和一臺觸摸屏、打印機等組成。井下控制由多個控制分站組成。地面二臺工控機采用冗余技術(shù)互為備用，井下控制分站采用西門子S7-300可編程控制器為核心的防爆兼本安KJD15型膠帶機自動控制裝置。
2.1系統(tǒng)概述
    祁東煤礦隸屬皖北煤電集團公司，設(shè)計能力年產(chǎn)150萬噸原煤，現(xiàn)已達到年產(chǎn)200萬噸原煤，是我國大型現(xiàn)代化礦井。隨著礦井生產(chǎn)產(chǎn)量的不斷提高和服務(wù)年限的增長，以及采區(qū)的進一步開拓布局，井下主強力膠帶機和各采區(qū)膠帶機需要延長或接力，井下煤炭運輸90%是由采區(qū)膠帶機直接轉(zhuǎn)載到主運輸膠帶機。井下一420水平現(xiàn)有東翼和西翼兩個方向強力膠帶機運輸系統(tǒng)，使用的膠帶機均為強力膠帶機，膠帶寬度1000mm.膠帶強度2000Kg／cm，膠帶機運行速度為2.0m／s，運輸能力1000t/h。其主煤櫥e運輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示．
2.2控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
    集中控制分為地面控制中心和井下控制系統(tǒng)，地面主要設(shè)備包括；工業(yè)控制計算機、zll顯示器、觸摸屏、不間斷電源、網(wǎng)絡(luò)連接器等。井下主要設(shè)備包括：井下控制主站、井下控制分站、網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)。其中，井下控制分站由KJD15隔爆兼本安膠帶機自動控制裝置和保護傳感器等構(gòu)成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示．
3、數(shù)據(jù)通信與PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)
3.1傳輸介質(zhì)
    信息與圖像采用光纖和雙絞線進行傳輸。光信號通過礦用阻燃多模光纜無中繼地從井下傳輸?shù)降孛妗��?shù)據(jù)信息在井筒中傳輸通過光纖傳輸，井下采用雙絞線傳輸。
3.2 PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)
    井下控制主站通過信道與其他控制分站連接，構(gòu)成基于DP方式的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)PROFIBUS網(wǎng)，該網(wǎng)絡(luò)是一種完全開放式的網(wǎng)絡(luò)。將膠帶機自動控制裝置所檢測的現(xiàn)場信息上傳給地面遠程控制中心，同時通過該網(wǎng)絡(luò)接收地面控制中心的控制指令。
3.3通訊單元功能
    由可編程控制器和通訊模塊構(gòu)成的井下主控控制單元，主要實現(xiàn)：地面控制中心和井下控制主機的通訊，與井下控制分站共同構(gòu)成工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)；并實現(xiàn)熱備。向地面控制主機和井下控制主機傳送各井下控制分站的實時數(shù)據(jù)。接收地面控制主機和井下控制主機發(fā)出的控制信號。
4控制系統(tǒng)冗余
4.1冗余結(jié)構(gòu)
    由地面兩臺工控機（大屏幕和觸摸屏）構(gòu)成系統(tǒng)冗余。由觸摸屏主控，當觸摸屏工控機發(fā)生故障時，將自動無擾切換至另一臺工控機控制，并保持當前監(jiān)控狀態(tài)。
4.2熱備
    -在地面控制通訊信道故障或地面控制主機故障時，自動切換到井下主控制站執(zhí)行遠程控制。
    ·在地面觸摸屏控制主機發(fā)生故障時，自動切換到地面大屏幕控制主機執(zhí)行遠程控制。
    ·在正常情況下，實現(xiàn)井下控制主機、地面大屏幕控制主機、地面觸摸屏控制主機之間遠程控制功能的任意切換。
    -在進行以上三種切換操作時，實現(xiàn)控制信號無擾動。
4.3自動切換
    當?shù)孛娴骄�下信道傳輸中斷時，將自動無擾切換至井下主控站進行控制，并將保持當前控制狀態(tài)。
5、系統(tǒng)功能
    系統(tǒng)除能自動實現(xiàn)膠帶機控制的多種要求外，還可以利用觸摸屏或鼠標器實現(xiàn)地面集中自動控制、井下集中自動控制和就地手動控制。實現(xiàn)自動控制時，計算機首先完成內(nèi)部自檢、沿線預(yù)警信號發(fā)布、執(zhí)行膠帶機開停及各種保護和信號的綜合處理，系統(tǒng)具備故障狀態(tài)下的緊急停車功能。
5.1操作控制
    操作人員可在地面上位機采用不同方式控制各條強力膠帶機的啟動和停止�？刂品绞接腥�種：
    (1)地面集中控制
    在這種方式下，操作人員只需在地面控制中心操作觸摸屏按鈕或鼠標，控制井下各條膠帶機和給煤機的起、停以及故障解除等。并且通過計算機語音系統(tǒng)向井下發(fā)布開車提示命令。
    (2)人工就地控制
    當?shù)孛婵刂浦行幕蚓�筒信道出現(xiàn)故障時，操作人員可分別在各條膠帶機頭通過KJD15膠帶機自動控制裝置控制膠帶機的起、停。
    (3)控制方式變換
    通過地面控制中心遠程控制KJD15膠帶機自動控制裝置進行手／自動切換，完成集中控制與就地控制轉(zhuǎn)換，使得二種控制方式互為備用、互相閉鎖，提高系統(tǒng)的可靠性和靈活性。具有同煤流方向相互閉鎖功能，實現(xiàn)逆煤流開，順煤流停。
5.2圖像顯示
    地面控制中心顯示器具有豐富的畫面和各種打印功能。畫面采用組態(tài)三維動畫顯示方式，反映膠帶機運行及傳感器工作狀態(tài)。顯示內(nèi)容包括：膠帶機和給煤機開／停、煤位高低、電機電壓／電流、環(huán)境溫度、各種傳感器動作狀態(tài)等，并能顯示上述參數(shù)的動態(tài)值、平均值、實時曲線、歷史曲線等等�？梢远〞r、分時、立即打印各條膠帶機的運行參數(shù)、故障類型和發(fā)生的時間等。
    (1)1況圖
    工況圖動態(tài)顯示整個系統(tǒng)所有膠帶機、給煤機、轉(zhuǎn)載膠帶運行的工況，以及主要保護及有關(guān)參數(shù)信息。
    (2)控制操作圖
    圖中含有一些控制按鈕，通過“開�？刂�”、“停車”按鈕可以進行膠帶整翼開停、流程開停、單臺開停選擇，還可以選擇給煤機的開停并且可以通過“故障解除”在復(fù)位按鈕無法復(fù)位的情況下進行開車。
    (3)故障及保護顯示
    同時實時顯示膠帶機和各種保護傳感器的工作狀態(tài)，顯示膠帶機的故障類型，分站之間通信是否異常。
    (4)信息圖
    信息圖顯示地面、井下通訊狀態(tài)，并顯示由那臺計算機控制。
    (5)實時和歷史趨勢圖
    顯示當前和過去一個時期所有電機電流、帶速、煤倉煤位的歷史曲線。
    (6)報表圖
    圖中包括數(shù)據(jù)表、報警預(yù)纜、歷史趨勢圖、報表和歷史查看按鈕，可進行相關(guān)信息的查看。
5.3語音報警
    可以實時顯示報警類型，且有語音報警提示。報警類型主要包括：起、停車預(yù)告，煙霧、堆煤、跑偏、打滑、滅火灑水、溫度和滿倉等。
5.4歷史查詢
    查看電機電流、電機溫度、帶速歷史趨勢圖、相關(guān)數(shù)據(jù)報表顯示和歷史數(shù)據(jù)查詢。
5.5綜合保護
    系統(tǒng)具有膠帶機低速打滑、機頭堆煤、滿倉、超溫灑水、煙霧、滾筒超溫、沿線急停和跑偏等多種保護。
5.6 KJDIS隔爆兼本安控制裝置
    KJD15裝置具有聯(lián)網(wǎng)和顯示功能。該裝置與各種傳感器結(jié)合，使每條膠帶機具有完善的保護監(jiān)測及控制功能，該系統(tǒng)還可以與礦井計算機系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。