方案及**書
執行標準：q/alg3.1—2008
出版日期： 2023年6月
安徽理工大學電子裝置廠
位址：淮南市舜耕路39號郵編：232001
kj403煤礦膠帶運輸監控系統由地面中心站、kj403-j型通訊介面、kj403-f礦用隔爆兼本安型監控分站、各種礦用感測器和礦用機電控制裝置及上位機監控軟體組成，如1所示。
工作原理：kj403-f礦用隔爆兼本安型監控分站作為帶式輸送機的打滑、低速、超溫、堆煤、跑偏煙霧等綜合保護及多台皮帶系統間實現集中控制和打點通訊，同時將皮帶機的資訊上傳到地面中心站由皮帶運輸監控軟體顯示、記錄皮帶運輸系統的資訊，很方便的了解現場皮帶運輸狀況及出現的故障，以便及時通知有關部門進行處理，無論是在控制現場還是在辦公室內，都可以進行互動式的操作，讓操作者和管理人員作出快捷有效的決策，實現井下皮帶機的監控管理，減少了解現場的時間，提高了生產效率。
圖1 皮帶運輸系統組成
二、系統型號
k j 403
登記序號
監控系統
礦用產品
三、系統主要裝置
1．kj403-f礦用隔爆兼本安型監控分站
2．kj403-j礦用資訊傳輸介面
3．通訊避雷器
4．分站配接感測器
5．通訊電纜、感測器電纜
6．中心站監控計算機
7．印表機
8．不間斷電源（ups）
9．上位機軟體
10．其他
四、系統主要特點
1．上位機軟體
皮帶運輸監控軟體是基於通用組態軟體的二次開發。組態軟體是一種先進的工業控制用軟體，它融過程控制設計、現場操作以及工廠資源管理於一體，將各種生產系統和應用以及資訊交流匯集在一起，實現最優化管理。
（1）具有極高的可靠性。
（2）伺服器端作業系統選用windows 2000 server或windows advance 2000 server，保證軟體執行在先進、可靠、穩定作業系統平台上，大大提高了監控系統整體可靠、穩定性。
（3）採用三層結構體系：客戶端、中間層、資料庫伺服器，軟體公升級、安裝十分容易。
（4）web server功能，在接入internet的任意地方，均可利用標準的internet瀏覽器實時監視現場皮帶機的執行狀態與故障情況。
（5）具有強大的實時和歷史資料的記錄功能。
（6）卓越的報警和報警的管理以及報警引數**修改功能。
（7）高效能的i/o驅動，使整個系統安全可靠。
（8）完整的安全保護特性，為多個不同安全級別使用者使用的並且劃分不同安全區域的控制系統提供安全保護措施。
（9）介面切換採用「圖形化按鈕」，操作簡單。
（10）顯示內容豐富，既能反映整體，又能了解區域性；既能顯示實時，又能查閱歷史。
2．監控分站
（1）可靠性高：該控制器以高效能的本安型模組化plc為處理器、具有極強的抗干擾能力與極高的可靠性，有力保障控制系統工作穩定可靠、採集資料真實有效，在電磁干擾比較苛刻的環境中使用有明顯的優勢。
（2）文字顯示：該控制器的面板上安裝有文字顯示器，採用漢字液晶屏，被控裝置的工況狀態、故障位置與故障性質等資訊都能採用漢字、符號或圖表的形式顯示，資訊直觀，操作方便；9個功能按鍵，與液晶屏的當前顯示介面組合，可以實現更多功能的操作，滿足各種複雜的控制現場。
（3）強大的通訊能力（可選）：該控制器在通訊介面硬體電路中採用了特有的專利技術，通訊距離遠、抗干擾能力強，通訊協議採用標準的modbus-rtu協議，穩定性好、相容性強，能很方便的組成多級遠端通訊網路。
（4）接線方便：該控制器採用通用控制箱佈線方式，端子號標註清晰，接線空間大，使用者接線輕鬆、方便，不會有接線困難等問題。
（5）體積小、重量輕：該控制器的機芯採用模組化設計，結構緊湊，占用空間小，整個裝置體積和重量比較小，安裝、運輸非常方便。
（6）適用範圍廣：該控制器可以根據使用者的不同需求定製plc程式，滿足各種現場的要求。
（7）多種執行方式：該控制器具有單台、集控、檢修、點動四種執行方式，適應各種情況使用。
（8）功能完善：該控制器除了具有常用的保護功能外，還具有手動灑水、引數設定等多種功能。
（9）資訊共享（可選）：一「系統」中控制器的資訊相互之間可以共享，在每台控制器的介面上能顯示其他各台綜保的故障狀況、執行方式、執行狀態等資訊。
（10）引數現場設定：皮帶台號、皮帶停車延時時間等引數可以根據實際情況進行現場設定，真實有效。
（11）故障手動復位：皮帶發生故障時，即使現場發生的故障排除，還需手動復位才能起車，否則起車無效，以免誤起車發生事故，保障生產安全。
（12）系統引數設定需密碼進入，避免人為隨意更改，具有高保密性。
（13）故障資訊保留：發生過的故障資訊，在故障排除後仍然能夠查詢，直到手動復位才消除，便於尋找故障原因。
（14）手動灑水功能：在沒有發生超溫、冒煙等故障情況下，也可以啟動電磁閥進行手動灑水降溫消塵，而且灑水時間可以設定，灑水也可以隨時取消。
（15）雙電機驅動：能適應雙電機拖動的皮帶。
（16）給煤機連鎖啟動（可選）：皮帶機執行後，能控制給煤機連鎖啟動。
（17）消音功能：若發生故障時不讓有語音輸出，將採用消音功能，取消故障報警。
（18）分支閉鎖集控（可選）：對於有分支的物料流，該控制器也能實現起車、停車、故障閉鎖執行。
（19）參起設定（可選）：可以設定在任意控制器上操作「起車」與「停車」鍵實現集控起車與集控停車。
1．中心站環境條件
a 環境溫度：10℃～35℃；
b 相對濕度：35%～80%；
c 大氣壓力：80～106kpa；
d 供電條件：ac220v±10v。
e 清潔，無強磁場干擾，無腐蝕性氣體和無**性氣體環境。
2．kj403-f礦用隔爆兼本安型監控分站：
a 環境溫度：0℃～40℃；
b 相對濕度：95%（25℃）；
c 大氣壓力：80～100kpa；
d 無劇烈振動和衝擊的場所；
e 無腐蝕性氣體；
f 有瓦斯和煤塵**危險的場所。
六、監控分站
1．主要技術引數
1.1 供電電源
（1）工作電壓：ac127v/ ac36v，電源電壓波動範圍:額定電壓的75%～110%, 功率不大於40w。
（2）本安引數：u0：dc12v；i0：930ma；c0：5uf；l0：2mh
1.2 顯示與操作
本安腔面板上有帶背景光液晶漢字顯示器，畫面為128×64點陣，可顯示16個英文本元×4行或8個漢字×4行； 9只薄膜按鍵，用於裝置的操作與引數設定等。
1.3 外形、重量
外形尺寸：445mm×415mm×165mm
重量： 15 kg
2．結構特徵
2.1 總體結構
控制器為礦用隔爆兼本質安全型，標誌為「exd[ib]i」。分為本安腔和隔爆腔兩大部分，通過多芯電纜連線。
上部為本安腔，內部安裝有礦用本安型plc、接線端子、線槽等；兩側共有10個喇叭口用於連線本安訊號；本安腔面板上嵌入有語音報警用的揚聲器與人機對話的文字顯示器。
隔爆腔內有本安電源、大功率繼電器與非安型開關量輸入介面等，兩側安裝4個喇叭口。
控制器使用本安型模組化plc為控制核心，易於組合，易於擴充套件。
2.2 plc模組
該控制器的控制核心為本安型模組化plc，用於開關量的資料採集、頻率量的資料採集，繼電器輸出控制，語音報警、遠端網路通訊等。本安型模組化plc由cpu模組、開關量輸入模組、開關量輸出模組、通訊模組、語音模組等功能模組組成。
2.3 文字顯示器
該控制器的面板上安裝乙個文字顯示器，畫面為128×64點陣，帶背景光stn液晶顯示，可顯示16個英文本元×4行或8個漢字×4行；9只薄膜按鍵。裝置的執行狀態、故障型別與位置、引數設定等資訊都通過該液晶屏實現漢字顯示，操作人員能較直觀了解被控裝置在執行時的工作狀態。薄膜按鍵用於對被控裝置的控制及引數設定。
3．工作原理
控制器工作原理框圖如圖2所示。控制核心由礦用本安型可程式設計控制器組成。
圖2 控制器工作原理框圖
外部本安型開關量輸入、開關量輸出、頻率量輸入、遠端通訊與其他訊號通過接線端子連線於plc模組；文字顯示器通過文字連線模組連線於plc模組。揚聲器連線於語音模組。plc模組、文字顯示器與外部感測器需要的本安電壓通過隔爆腔的本安電源供給，本安輸出訊號通過控制隔爆腔的大功率繼電器去控制非安的被控裝置，非安型開關量輸入通過光耦隔離給本安型輸入介面。
4．功能及保護特性
4.1 保護功能
（1）打滑保護
採用霍爾元件作為速度感測器檢測膠帶輸送機速度，如果從動輪執行速度均在50—70％va﹙va額定帶速﹚，或輸送帶速小於等於50％va或速度大於等於110％va，經過（5～10）秒的延時，本控制器能自動切斷皮帶機電源，使皮帶機停轉，實現速度保護。
（2）跑偏保護
採用跑偏感測器用於皮帶運輸跑偏監測和保護，本控制器能自動切斷皮帶機電源，使皮帶機停轉，實現跑偏保護。
注：採用智慧型跑偏可以顯示動作跑偏感測器的位置。
（3）堆煤保護
通過煤位感測器對煤倉或煤漏斗的煤位情況進行監控，在滿倉或機頭堆煤時能自動切斷皮帶機的電源，實現滿煤保護。
（4）急停保護(配接智慧型急停感測器)
每台控制器的控制面板與皮帶沿線裝有拉線急停開關，用於故障緊急停車保護。
注：採用智慧型急停可以顯示動作急停感測器的位置。
（5）撕裂保護
採用撕裂感測器安裝在皮帶下方，當皮帶發生縱向撕裂故障時，煤落在感測器上面，感測器動作，控制器切斷皮帶機電源，使皮帶機停轉。
（6）超溫保護
採用溫度感測器對皮帶機的軸承溫度或其它部件溫度或周圍環境溫度進行監控，當監視點溫度超過設定值時，本控制器能自動切斷皮帶機電源，實現超溫保護，同時啟動灑水裝置進行降溫。
（7）冒煙保護
當採用煙霧感測器檢測到皮帶或煤有煙霧產生時，控制器實現停車保護並啟動灑水滅塵裝置。
（8）自動滅塵滅火灑水
當皮帶出現超溫或冒煙時，可控制電磁閥開啟實現自動灑水滅塵滅火。
4.2 四種執行方式
（1）單台方式：皮帶機工作於單台方式下，本台裝置的起、停車只能操作控制器面板上 「起車鍵」與「停車鍵」來控制，而不考慮與其相關的其他裝置的運**況。在單台執行方式下，起、停車前有一段語音預告訊號，預告訊號結束後控制裝置實現起動或停車。
（2）集控方式：皮帶機工作於集控方式下，裝置的執行與停止不僅可以由本控制的操作按鍵控制，還可以由上台裝置執行狀態控制。起車，操作首颱控制器的「起車鍵」， 首颱先起動，然後第2臺，第3臺…，連鎖延時起動；停車，操作首颱控制器的「停車鍵」， 首颱先停止，然後第2臺，第3臺…，連鎖延時停止。
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