1、引言
    礦井提升是井下生產(chǎn)系統(tǒng)和地面工業(yè)廣場(chǎng)連接的樞紐，是礦山運(yùn)輸?shù)难屎恚�在礦山生產(chǎn)中占有重要地位，如何提高提升設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中的安全性、可靠性、高效性顯得明顯，針對(duì)超化煤礦主井裝卸載系統(tǒng)必須滿足礦井日益增長(zhǎng)的要求，成為制約礦井生產(chǎn)的“瓶頸”因此，對(duì)該裝卸載系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化配置和改造勢(shì)在必行．
2、系統(tǒng)優(yōu)化配置及改造項(xiàng)目
2.1 KJ318礦用帶式輸送機(jī)用稱重系統(tǒng)
    KJ318礦用帶式輸送機(jī)用稱重系統(tǒng)使用調(diào)制解調(diào)器技術(shù)將隔爆型稱重傳感器、隔爆型信號(hào)放大器有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，其通訊距離可達(dá)30Km.可向企業(yè)提供系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)及報(bào)表，并可實(shí)現(xiàn)在局域網(wǎng)上共享，便于領(lǐng)導(dǎo)隨時(shí)掌握生產(chǎn)情況。
2.1.1系統(tǒng)功能及特點(diǎn)
    負(fù)荷、班產(chǎn)量、瞬時(shí)流量、皮帶開(kāi)停等多圖表顯示；
    豐富靈活的報(bào)表功能，可對(duì)班產(chǎn)量、日、月產(chǎn)量進(jìn)行多種統(tǒng)計(jì)查詢處理；
    生產(chǎn)效益分析功能，獨(dú)有的防作弊及作弊報(bào)警功能；
    操作人員在監(jiān)控機(jī)房即可完成對(duì)井下設(shè)備的日常標(biāo)校及狀況管理：
    具有分級(jí)管理密碼，可防止他人隨意改動(dòng)參數(shù)；
    零點(diǎn)自動(dòng)調(diào)校功能，保證系統(tǒng)計(jì)量精度長(zhǎng)期穩(wěn)定性高；
    通訊線路采用原礦井電話線，減少企業(yè)投資：
    專用電源模塊超寬范圍供電：AC85V-265V．適應(yīng)惡劣的電網(wǎng)環(huán)境；
可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接，局域網(wǎng)上數(shù)據(jù)共享，便于領(lǐng)導(dǎo)了解生產(chǎn)信息：
2.1.2結(jié)構(gòu)特征與工作原理
    (1)  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
    系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖l所示。
    a)地面中心站主機(jī)采用工控機(jī)，監(jiān)控計(jì)算機(jī)要求配置兩臺(tái)：其中一臺(tái)為工作主機(jī)，一臺(tái)為備用主機(jī)，還有KJJ42通信傳輸接口、避雷器：
    b)井下有FBX礦用隔爆型信號(hào)放大器、GZDO. 25L礦用隔爆型稱重傳感器、KJA101安全隔離器等組成。
  c)傳輸介質(zhì)：礦用通信傳輸電纜：
  地面中心站到安全隔離器之間、安全隔離器到信號(hào)放大器之間以及信號(hào)放大器到傳感器均使用MHYVR2×7/0. 52礦用通信傳輸電纜(分布電容≤0.06 u F/Km;分布電感≤0. 8mH/Km;分布電阻≤12.8 Q/Km)系統(tǒng)中井下設(shè)備所使用的電纜應(yīng)具有阻燃性，并取得礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志證書(shū)：
d)承載器：承載器由稱重橋架和稱重傳感器組成。
  KJ318的稱架為全懸浮式結(jié)構(gòu)。
  全懸浮式稱架裝有4組稱重托輥，采用4只稱重傳感器，無(wú)耳軸支點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)部件，免維護(hù)，精度最高。如圖2
  其特點(diǎn)為：
  高強(qiáng)度矩形管，剛性好，自重小，不變形，穩(wěn)定性好：
  單元組件結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)安裝方便、快捷；
  偏載影響小，計(jì)量精度最高：
  無(wú)運(yùn)動(dòng)磨損部件，維護(hù)量小。
    (2)工作原理
    a)計(jì)量原理：計(jì)量系統(tǒng)是通過(guò)固定在運(yùn)輸機(jī)支架上的兩對(duì)耳軸支承起稱重橋架上的四組稱重托輥承接皮帶載荷的壓力，使稱重傳感器產(chǎn)生一個(gè)正比于載荷的電壓信號(hào)的特性而制成的。
    當(dāng)傳送帶瞬時(shí)速度為Vi;此時(shí)傳送帶上瞬時(shí)載荷為Fi時(shí)，那么傳送帶在第i時(shí)刻的瞬時(shí)流量即為Wi=FiVi設(shè)△t時(shí)間周期內(nèi)采樣n次
  b)  放大器引入稱重傳感器輸出的0～30mv電壓信號(hào)，經(jīng)內(nèi)設(shè)的壓頻傳感器放大濾波后又經(jīng)V/F轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)，經(jīng)光電耦合隔離后進(jìn)放大器內(nèi)的下位機(jī)。
    c)  放大器又引入開(kāi)停（速度）信號(hào)經(jīng)光電耦合隔離后也進(jìn)放大器內(nèi)的下位機(jī)。
    d)  放大器內(nèi)的下位機(jī)將引入的稱重信號(hào)及開(kāi)停信號(hào)處理、運(yùn)算得出流量、累計(jì)量等，然后以電流環(huán)形式傳給安全隔離器。
    e)  安全隔離器從從放大器通訊得到數(shù)據(jù)，上位工控機(jī)（計(jì)算機(jī)）通過(guò)通信傳輸接口以巡檢RTU方式分別對(duì)隔離器請(qǐng)求數(shù)據(jù)。隔離器接收到上位機(jī)請(qǐng)求后以電流環(huán)脈沖方式傳給上位機(jī)系統(tǒng)。
    f)  計(jì)算機(jī)（上位機(jī)）
    上位機(jī)系統(tǒng)通過(guò)工業(yè)組態(tài)軟件以直觀方式將各種數(shù)據(jù)顯示出來(lái)。上位機(jī)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)通過(guò)鍵盤(pán)或鼠標(biāo)完成對(duì)下位機(jī)各種操作，修改各種運(yùn)行參數(shù)設(shè)置。系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)果數(shù)據(jù)以“組態(tài)王”數(shù)據(jù)庫(kù)文件的形式存于計(jì)算機(jī)硬盤(pán)中。
2.2技術(shù)特征
    主要技術(shù)指標(biāo)
    (1)基本參數(shù)
    a) Qmax≤1500t/h:
b)最小流量：35% Qmax;
c)皮帶寬度：300～2000mm:
d)準(zhǔn)確度等級(jí)（見(jiàn)表2）：
  e)供電電源：  井下AC127V 50Hz;井上AC220V 50Hz;
  f)  通訊方式：主從式、半雙工；
  g)信號(hào)傳輸：基帶傳輸：
  h)傳輸距離：KJJ42通信傳輸接口到KJA101安全隔離器之間≤10Km;安全隔離器到信號(hào)放大器之間：≤60m;信號(hào)放大器到稱重傳感器之間：≤60m;
    i)傳輸速率：1200bps;
    j)誤碼率：信號(hào)傳輸誤碼率≤10-6;
    k)傳輸信號(hào)工作電壓峰值：≤6V;
    m)傳輸信號(hào)工作電流峰值：不大于150mA:
    n)系統(tǒng)最大巡檢周期：不大于30s;
    o)畫(huà)面響應(yīng)時(shí)間：≤5s;
    4．信號(hào)處理功能
    a)系統(tǒng)具有壓力模擬量和皮帶開(kāi)停開(kāi)關(guān)量采集及轉(zhuǎn)換處理成數(shù)字信號(hào)功能：
    b)系統(tǒng)具有以時(shí)間為索引的存儲(chǔ)和查詢功能。
2.3軟件
    操作系統(tǒng)采用WindowsXp，系統(tǒng)軟件使用穩(wěn)定可靠的組態(tài)王工業(yè)控制軟件，軟件具有操作權(quán)限管理功能，可實(shí)時(shí)顯示流量、累計(jì)、速度等參數(shù)，并可生成各種報(bào)表。
    (1)計(jì)算機(jī)界面顯示
    a)動(dòng)態(tài)參數(shù)顯示：監(jiān)測(cè)點(diǎn)號(hào)、信號(hào)、速度、零點(diǎn)、負(fù)荷、流量、累計(jì)量；
    b)靜態(tài)參數(shù)顯示：參數(shù)、物料名稱、恒速數(shù)值、人工零點(diǎn)、流量限值、測(cè)零時(shí)間、空態(tài)界限：
    c)產(chǎn)量監(jiān)視參數(shù)顯示：
    d)流量曲線參數(shù)顯示。
    (2)報(bào)表顯示查詢及打印
a)具有班、日、月報(bào)表顯示、查詢及打印功能；
b)具有班產(chǎn)量、日產(chǎn)量、月產(chǎn)量查詢功能。
(3)防作弊報(bào)警功能
a)具有恒流量報(bào)警功能；
b)具有空載報(bào)警功能；
c)具有流量超限報(bào)警功能。
(4)  校零功能
兼有手動(dòng)或自動(dòng)校零功能
(5)顯示功能
當(dāng)通訊線路發(fā)生故障時(shí)，具有顯示功能
(6)清零功能
a)具有累計(jì)量清零功能；
b)具有班產(chǎn)量清零功能。
2.4維護(hù)
    (1)要定期經(jīng)常清除皮帶表面粘結(jié)的物料，保持清潔。必要時(shí)搞好經(jīng)常性的測(cè)零工作
    (2)稱重托輥應(yīng)每年潤(rùn)滑1-2次，潤(rùn)滑后應(yīng)重新校零。
    (3)皮帶中心必須調(diào)整到與稱重托輥中心對(duì)齊。
    (4)皮帶應(yīng)經(jīng)常處于恒定的拉緊狀態(tài)。
    (5)皮帶不可超載，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致皮帶秤永久性損壞。
    (6)需檢查各設(shè)備內(nèi)部接線時(shí)必須斷開(kāi)電源再打開(kāi)蓋，同時(shí)注意不要碰傷隔爆面，并在隔爆面上涂204-1防銹油。
2.5系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)
    (1)不受物料的物理性質(zhì)的影響，抗腐蝕性強(qiáng)。
    (2)動(dòng)態(tài)測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定，工作可靠，零點(diǎn)漂移小，具有較好的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
    (3)可以在高粉塵、露天等惡劣環(huán)境條件下工作。
    (4)輸送不同物料時(shí)，不需要重新標(biāo)定。
    (5)受皮帶的張力、振動(dòng)、慣性、張緊輪不同軸等因素的影響。
    (6)有通訊接口，可直接上傳原煤產(chǎn)量。
3、KJD101#自動(dòng)裝卸載系統(tǒng)
    KJD10主井自動(dòng)裝卸載系統(tǒng)設(shè)備主要包括裝載控制系統(tǒng)，卸載控制系統(tǒng)，以及信號(hào)系統(tǒng)，裝載控制系統(tǒng)在裝載站、控制煤的自動(dòng)定量裝載，箕斗裝載完成后絞車房出準(zhǔn)備就緒信號(hào)，卸載控制系統(tǒng)安裝于卸載站，控制煤從箕斗自動(dòng)定量裝載，箕斗裝載完成后絞車房發(fā)出準(zhǔn)備就緒信號(hào)，卸載控制系統(tǒng)安裝于卸載站，控制煤從箕斗自動(dòng)載到卸載站煤倉(cāng)，卸載完成后綜合裝載就緒信號(hào)向絞車發(fā)出可以提升信號(hào)，信號(hào)系統(tǒng)包括：自動(dòng)提升信號(hào)、手動(dòng)提升信號(hào)及同絞車配接的相應(yīng)接口。
    (1)卸載站操作說(shuō)明
    卸載站設(shè)有檢修，手動(dòng)聯(lián)鎖及自動(dòng)三種操作模式，當(dāng)前操作模式有指示燈給以指示。
    檢修狀態(tài)僅在對(duì)閥油缸進(jìn)行測(cè)試時(shí)才能使用。在這種檢修模式下只有箕斗到位，無(wú)論操作順序先后都可進(jìn)行，所以存在危險(xiǎn)性，檢修模式的選擇開(kāi)關(guān)的鑰匙由維修工保存，在維修時(shí)方便選擇檢修模式。
    手動(dòng)聯(lián)鎖模式是自動(dòng)模式的輔助模式，在此模式下只有箕斗到位，并且抱閘死時(shí)，舌板才能伸出，舌板伸出后才能打開(kāi)箕斗門，關(guān)閉箕斗門后才能收回舌板，這些動(dòng)作由操作盤(pán)上的按轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)操作，一般在自動(dòng)卸煤無(wú)法進(jìn)行時(shí)由人工干預(yù)選用手動(dòng)聯(lián)鎖模式將煤卸出，卸完煤后，PLC綜合裝載站準(zhǔn)備就緒后，手動(dòng)向絞車房發(fā)出可以提升信號(hào)，在自動(dòng)模式時(shí)無(wú)需人工發(fā)信號(hào)。
    自動(dòng)模式應(yīng)是常用的模式，在此模式時(shí)PLC自動(dòng)控制卸煤過(guò)程，正如人工操作一樣，箕斗到位并且抱閘后，首先伸出舌板，然后打開(kāi)箕斗門，煤卸完后關(guān)閉，收回舌板，為保證箕斗內(nèi)的原煤確實(shí)已卸載完，系統(tǒng)每個(gè)動(dòng)作都要有時(shí)間監(jiān)視功能，比如發(fā)出伸出舌板指令后，如果十五秒還檢測(cè)不到舌板已伸出反饋信號(hào)，PLC認(rèn)為有故障發(fā)生，自動(dòng)卸煤過(guò)程將被中斷，并且舌板伸出指示燈也閃爍指示該步動(dòng)作有故障發(fā)生。
    另外，在卸載站有滿倉(cāng)檢測(cè)傳感器，當(dāng)煤倉(cāng)滿煤時(shí)此信號(hào)將被檢測(cè)到并中斷卸載過(guò)程，并發(fā)出警告，提醒卸載站工作人員手動(dòng)中止卸載過(guò)程。本系統(tǒng)操作面板為雙套，互為備用。通過(guò)操作面板上的薄膜開(kāi)關(guān)互相切換，卸載站去閥的線分為兩組，分別去閥站的上組閥和下組閥，互為備用。通過(guò)操作盤(pán)上薄膜開(kāi)關(guān)進(jìn)行選擇，以便在閥出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行切換并及時(shí)修理，當(dāng)然在閥組切換時(shí)需打開(kāi)與關(guān)閉相應(yīng)的壓力管道，自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，井口卸載站將自動(dòng)向絞車發(fā)信號(hào)15秒后絞車若不啟動(dòng)將發(fā)第二次開(kāi)車信號(hào)直至開(kāi)車為止。本系統(tǒng)不允許經(jīng)常通斷電，斷電后箕斗空與滿的狀態(tài)會(huì)不準(zhǔn)確，如果箕斗實(shí)際為空，但PLC內(nèi)部識(shí)別為、滿時(shí)，需做一次空卸載過(guò)程。
    (2)裝載站操作說(shuō)明
    裝載站設(shè)有操作模式選擇，分別是檢修、手動(dòng)聯(lián)鎖及自動(dòng)，當(dāng)前操作模式有指示燈給以指示。
    檢修操作僅是在對(duì)閥、汽缸、給煤機(jī)、皮帶機(jī)進(jìn)行測(cè)試才能使用，在這種模式時(shí)無(wú)論箕斗在任何位置，無(wú)論操作順序先后都可進(jìn)行，所以存在危險(xiǎn)性，檢修模式的選擇開(kāi)關(guān)的鑰匙由維修工保存，在維修時(shí)方便選擇檢修模式。
    手動(dòng)聯(lián)鎖模式是自動(dòng)模式的輔助模式，在此模式下只有箕斗到位，并且抱閘后．定量斗門才能打開(kāi)打開(kāi)定量箕斗門且關(guān)到位后，移動(dòng)分配器只有當(dāng)箕斗離位，對(duì)應(yīng)的定量箕斗不滿時(shí)，才開(kāi)皮帶機(jī)，皮帶機(jī)開(kāi)后才能開(kāi)給煤機(jī)，定量斗滿時(shí)有自動(dòng)停機(jī)功能。這些動(dòng)作由操作盤(pán)上的按轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)控制，一般在自動(dòng)裝煤無(wú)法進(jìn)行時(shí)由人工選用手動(dòng)聯(lián)鎖模式將煤裝滿定量斗，然后打開(kāi)定量斗門，將煤裝于箕斗內(nèi)，完成裝煤過(guò)程，就緒后信號(hào)發(fā)送按鈕，PLC將就緒信號(hào)傳送到絞車房，以便最終絞車發(fā)出可以提升信號(hào)，在自動(dòng)模式時(shí)無(wú)需人工發(fā)信號(hào)。
    自動(dòng)模式是最常用的模式，在此模式時(shí)PLC自動(dòng)控制裝煤過(guò)程，箕斗到位并且抱閘后，操作自動(dòng)模式開(kāi)關(guān)，自動(dòng)裝煤模式被啟動(dòng)。當(dāng)定量斗煤卸空時(shí)，定量斗閘門關(guān)到位后，發(fā)提升信號(hào)，同時(shí)移動(dòng)分配閘門至相應(yīng)位置，只有當(dāng)提升信號(hào)發(fā)出且箕斗離開(kāi)位置時(shí)，啟動(dòng)皮帶機(jī)，經(jīng)延時(shí)后啟動(dòng)給煤機(jī)，該定量斗裝滿后，停給煤機(jī)，停皮帶機(jī)，經(jīng)延時(shí)皮帶機(jī)停穩(wěn)后，再移至下一個(gè)工作周期，自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，信號(hào)將自動(dòng)送至車房，15秒后若絞車沒(méi)有啟動(dòng)，將自動(dòng)發(fā)第二次信號(hào)直至絞車啟動(dòng)為止。裝載站每步動(dòng)作都有時(shí)間監(jiān)視，在PLC發(fā)出指令一定時(shí)間后檢測(cè)不到返回信號(hào)，將中斷裝煤并發(fā)出故障信息，而且自動(dòng)裝煤過(guò)程為分步完成，有一步動(dòng)作完不成，便無(wú)法進(jìn)行后面的動(dòng)作。
    (3)井口操作說(shuō)明
    井口檢修盤(pán)用于上下罐籠時(shí)進(jìn)行打點(diǎn)以控制絞車的上、下及停車，故只有井口打到檢修，井口點(diǎn)才直接打點(diǎn)進(jìn)絞車房，進(jìn)行井筒檢修時(shí)可帶罐籠電話以便在井筒中與絞車房進(jìn)行聯(lián)系。
    (4)絞車房操作說(shuō)明
    絞車房信號(hào)柜上設(shè)有提人、提煤轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。配置電腦，絞車房裝載系統(tǒng)控制界面（如圖所示）
    (5)安全回路，當(dāng)系統(tǒng)有緊急情況時(shí)，只有卸載站或卸載站按急停按鈕，本裝置顯示安全回路便吸合，并進(jìn)入絞車控制系統(tǒng)。
    (6)信號(hào)回路，只有收到井口卸載站，準(zhǔn)備完畢的開(kāi)車信號(hào)，同井底裝載站準(zhǔn)備完畢的信號(hào)，且信號(hào)一致時(shí)，信號(hào)回路閉合允許開(kāi)車．
    (7)絞車操作臺(tái)打到手動(dòng)、自動(dòng)時(shí)，由井底向煤樓傳提煤信號(hào)，在由煤樓傳送到絞車房，進(jìn)行提煤。
    (8)在井底、煤樓、絞車房?jī)?nèi)安裝了直撥電話，給整個(gè)裝卸載系統(tǒng)提供一個(gè)更方便的通信平臺(tái)。
    (9)該系統(tǒng)設(shè)有通訊接口，為我礦綜合自動(dòng)化的投入奠定了基礎(chǔ)。相關(guān)的數(shù)據(jù)資料可直接傳送至綜合自動(dòng)化中心，便于實(shí)時(shí)觀察原煤裝卸載系統(tǒng)和統(tǒng)計(jì)原煤產(chǎn)量。
    (10)定量斗改造
  箕斗裝載設(shè)備采用預(yù)先定量的裝載方式，其灑煤量大大降低，保證我礦提升工作的正常化高效化，我礦在未改造之前，由于定量斗的容積不能使箕斗裝滿，必須二次裝煤才能將箕斗裝滿，降低了裝煤效率。經(jīng)定量斗改造后，直接增加了定量斗的容量近1.7噸，而且當(dāng)箕斗到位時(shí)，可直接裝煤，還大大提高了定量斗裝煤的效率，提高了整個(gè)原煤生產(chǎn)系統(tǒng)的效率．
3、結(jié)語(yǔ)
    超化煤礦經(jīng)優(yōu)化配置和改造后，整個(gè)裝卸載系統(tǒng)大大提高了提升的系統(tǒng)的效率，為提升工作節(jié)約了時(shí)間，且采用PLC控制系統(tǒng)，為礦井的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的安裝奠定了基礎(chǔ)。這些優(yōu)化配置和改造有力的保證了全礦的高產(chǎn)高效，不僅提高了設(shè)備安全可靠運(yùn)行，也取得了重大的經(jīng)濟(jì)效益．