专利名称:一种煤矿胶带运输监控系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种煤矿胶带运输监控系统，包括地面中心站和井下监控设备，地面中心站包括监控主机(1)、备用机(2)、地面环网交换机(3)、打印机(4)、UPS电源(5)和避雷器(6)，避雷器(6)连接UPS电源(5)，监控主机(1)、备用机(2)相互冗余并连接地面环网交换机(3)，井下监控设备包括矿用隔爆兼本安型PLC控制器(7)、矿用本安型操纵台(8)、矿用本安型声光信号器、矿用隔爆兼本质安全型不间断电源箱(9)、数据采集部分(10)和智能控制部分(11)，矿用隔爆兼本安型PLC控制器(7)连接地面环网交换机(3)；本实用新型不仅结构简单、安装方便，而且易于操作和设置，安全性和可靠性较高。
【专利说明】一种煤矿胶带运输监控系统
[【技术领域】]
[0001]本实用新型涉及监控系统【技术领域】，具体地说是一种煤矿胶带运输监控系统。
[【背景技术】]
[0002]近年来，随着煤矿事业的发展，现代化矿井建设已成为未来煤矿建设的必然趋势，尤其矿井生产中煤炭从采煤一线到煤碳地面放置点，胶带机运输在矿井生产中有着重要意义。目前，大倾角、长运距、大功率胶带机更是普遍使用。为了进一步加快煤矿自动化、机械化、数字化、信息化与节能化发展的步伐，特别是保证胶带机运输系统的的可靠运转，能够及时了解胶带机运输系统的工况。因此，若能提供一种安全性和可靠性较高的煤矿胶带运输监控系统，以适应上述特殊环境，将具有非常重要的意义。
[实用新型内容]
[0003]本实用新型的目的就是要解决上述的不足而提供一种适于提高胶带机运输系统的可靠运行、实时对胶带机运行工况监测、能够就地和远程控制胶带机设备启停的煤矿胶带运输监控系统，不仅结构简单、安装方便，而且易于操作和设置，安全性和可靠性较高。
[0004]为实现上述目的设计一种煤矿胶带运输监控系统，包括地面中心站和井下监控设备，所述地面中心站包括监控主机1、备用机2、地面环网交换机3、打印机4、UPS电源5和避雷器6，所述避雷器6通过线路连接UPS电源5，所述监控主机1、备用机2、地面环网交换机3、打印机4均由UPS电源5供电，所述监控主机1、备用机2相互冗余并通过线路连接地面环网交换机3，所述井下监控设备包括矿用隔爆兼本安型PLC控制器7、矿用本安型操纵台8、矿用本安型声光信号器、矿用隔爆兼本质安全型不间断电源箱9、数据采集部分10和智能控制部分11，所述矿用隔爆兼本安型PLC控制器7通过光纤通信连接地面环网交换机3，所述矿用本安型操纵台8、矿用隔爆兼本质安全型不间断电源箱9、数据采集部分10、智能控制部分11分别通过线路连接矿用隔爆兼本安型PLC控制器7。
[0005]所述数据采集部分10包括速度传感器18、堆煤传感器12、温度传感器19、烟雾传感器15、撕裂传感器14、跑偏传感器13、张力传感器16和急停传感器17，所述速度传感器
18、堆煤传感器12、温度传感器19、烟雾传感器15、撕裂传感器14、跑偏传感器13、张力传感器16和急停传感器17分别通过线路连接矿用隔爆兼本安型PLC控制器7。
[0006]所述智能控制部分11包括电机一 20、电机二 21、张力电机22和隔爆型电磁阀23，所述电机一 20、电机二 21、张力电机22和隔爆型电磁阀23分别通过线路连接矿用隔爆兼本安型PLC控制器7。
[0007]所述矿用本安型声光信号器连接矿用隔爆兼本安型PLC控制器7中的安全栅，所述安全栅的非安侧通信连接人机界面。
[0008]所述矿用隔爆兼本安型PLC控制器7的前端面板上设有观察窗、方向按钮和功能按钮，所述方向按钮包括上、下、左、右方向按扭，所述功能按钮包括取消、确定功能按扭，所述矿用隔爆兼本安型PLC控制器7中安装有以太网交换机，所述矿用隔爆兼本安型PLC控制器7中设有通信接口。
[0009]所述打印机4连接到电脑上，所述监控主机1、备用机2以以太网的方式连接到地面环网交换机3，所述地面环网交换机3的光纤端口通过光缆线连接到井下的矿用隔爆兼本安型PLC控制器7中的交换机光纤端口。
[0010]本实用新型同现有技术相比，具有如下优点:
[0011](I)采用稳定性高、性能高的工控机，且在工控机上运行稳定的监控软件，友好的用户界面，易于用户的操作和设置；
[0012](2)矿用隔爆兼本安型PLC控制器，内置有采用32位微处理器的人机界面，友好的用户界面，易于操作和设置；
[0013](3)核心控制器件“可编程控制器”为原装进口，性能稳定可靠、品质优越；
[0014](4)采用国际先进的半导体全屏蔽隔离技术；
[0015](5)独特的胶带机故障自诊断功能，可识别每个故障类型和故障位置；
[0016](6) UPS电源具有独立的旁路及旁路保护装置；
[0017](7)具有标准的RS485、以太网通信端口，可直接构成系统，进行远程信息交换和控制；
[0018](8)具有本质安全型的外部开关量、模拟量信号输入端口，可以将外部堆煤、温度、速度、张力等信号传输到可编程控制器，实现数据采集功能。
[【附图说明】
]
[0019]图1是本实用新型的连接框图；
[0020]图中:1、监控主机2、备用机3、地面环网交换机4、打印机5、UPS电源6、避雷器7、矿用隔爆兼本安型PLC控制器8、矿用本安型操纵台9、矿用隔爆兼本质安全型不间断电源箱10、数据采集部分11、智能控制部分12、堆煤传感器13、跑偏传感器14、撕裂传感器15、烟雾传感器16、张力传感器17、急停传感器18、速度传感器19、温度传感器
20、电机一 21、电机二 22、张力电机23、隔爆型电磁阀。
[【具体实施方式】]
[0021]下面结合附图对本实用新型作以下进一步说明:
[0022]如附图1所示，本实用新型包括:地面中心站和井下监控设备；地面中心站包括监控主机1、备用机2、地面环网交换机3、打印机4、UPS电源5和避雷器6，避雷器6通过线路连接UPS电源5，监控主机1、备用机2、地面环网交换机3、打印机4均由UPS电源5供电，监控主机1、备用机2相互冗余并通过线路连接地面环网交换机3，当当主机I的监控系统运行异常时，备用机2会自动切换成主机运行，以保证监控系统的正常运行；井下监控设备包括矿用隔爆兼本安型PLC控制器7、矿用本安型操纵台8、矿用本安型声光信号器、矿用隔爆兼本质安全型不间断电源箱9、数据采集部分10和智能控制部分11，矿用隔爆兼本安型PLC控制器7通过光纤通信连接地面环网交换机3，矿用本安型操纵台8、矿用隔爆兼本质安全型不间断电源箱9、数据采集部分10、智能控制部分11分别通过线路连接矿用隔爆兼本安型PLC控制器7。
[0023]本实用新型中，数据采集部分10包括速度传感器18、堆煤传感器12、温度传感器19、烟雾传感器15、撕裂传感器14、跑偏传感器13、张力传感器16和急停传感器17，速度传感器18、堆煤传感器12、温度传感器19、烟雾传感器15、撕裂传感器14、跑偏传感器13、张力传感器16和急停传感器17分别通过线路连接矿用隔爆兼本安型PLC控制器7。智能控制部分11包括电机一 20、电机二 21、张力电机22和隔爆型电磁阀23，电机一 20、电机二
21、张力电机22和隔爆型电磁阀23分别通过线路连接矿用隔爆兼本安型PLC控制器7。矿用本安型声光信号器连接矿用隔爆兼本安型PLC控制器7中的安全栅，安全栅的非安侧通信连接人机界面，该矿用本安型声光信号器可以播报出具体语音故障，能让维护人员第一时间知道具体故障，提高处理效率。矿用隔爆兼本安型PLC控制器7的前端面板上设有观察窗、方向按钮和功能按钮，方向按钮包括上、下、左、右方向按扭，功能按钮包括取消、确定功能按扭，通过观察窗能够了解人机界面的运行情况，方向按扭结合功能按扭，能够实现人机界面的参数修改，控制胶带机设备的启停。矿用隔爆兼本安型PLC控制器中安装有以太网交换机，用于实现与其它设备间的以太网通信，矿用隔爆兼本安型PLC控制器7中安装有以太网交换机，矿用隔爆兼本安型PLC控制器7中设有通信接口，用于实现与其它设备间的RS485通信。打印机4连接到电脑上，监控主机1、备用机2以以太网的方式连接到地面环网交换机3，地面环网交换机3的光纤端口通过光缆线连接到井下的矿用隔爆兼本安型PLC控制器7中的交换机光纤端口。
[0024]本实用新型中，地面监控中心站有计算机、UPS电源、电源避雷器、KJJ12矿用本安型环网交换机、打印机。井下设备主要有KXJ127矿用隔爆兼本安型PLC控制器、TH24矿用本安型操纵台、KXH18矿用本安型声光信号器、GSG6矿用本质安全型速度传感器、⑶J30矿用堆煤传感器、GWH400本质安全型红外温度传感器、GQQ0.1 (D)矿用本质安全型烟雾传感器、GVD28本安型胶带纵向撕裂传感器、GEJ30矿用本质安全型跑偏传感器、GAD100张力传感器、KHJ10/18(D)矿用本安型双向急停开关传感器、KDW0.15/660矿用隔爆兼本质安全型不间断电源箱、DFB-20-127矿用隔爆型电磁阀等组成。
[0025]地面中心站有两台工控机，且安装有相互冗余的监控系统，当主机的监控系统出现异常时，备机自动接替主机的工作，保证监控系统的正常运行。外部电源AC220V接入避雷器后接入UPS电源，给两台工控机、打印机、地面环网交换机提供电源。打印机连接到一台电脑上。两台工控机以以太网的方式连接到地面环网交换机。两台工控机相互冗余，当主机的监控系统运行异常时，备机会自动切换成主机运行，保证监控系统的正常运行。
[0026]地面环网交换机的光纤端口通过光缆线连接到井下的矿用隔爆兼本安型PLC控制器中的交换机光纤端口。矿用隔爆兼本安型PLC控制器中的人机界面、可编程控制器分别以以太网方式连接到其交换机。矿用本安型声光信号器连接到矿用隔爆兼本安型PLC控制器内部的RS485通信安全栅，RS485通信安全栅与人机界面通信。本安型模拟量传感器连接到矿用隔爆兼本安型PLC控制器内部的模拟量安全栅，模拟量安全栅出线端子连接到可编程控制器。本安型开关量传感器信号，直接接入可编程控制器。
[0027]矿用本安型声光信号器通过RS485方式接入到矿用隔爆兼本安型PLC控制器中的RS485安全栅，RS485安全栅非安侧与人机界面通信。矿用本安型操纵台开关量输入直接接入可编程控制器，矿用本安型操纵台的指示灯连接矿用隔爆兼本安型PLC控制器的继电器开关量触点，其继电器由可编程控制器的输出控制。本安型模拟量传感器接入到矿用隔爆兼本安型PLC控制器的模拟量安全栅，模拟量安全栅非安侧接入到可编程控制器。电机内置的PTlOO温度传感器直接接入可编程控制器的模拟量输入端口。
[0028]一、本实用新型的外围接口特性为:
[0029](I)可编程数字输入:控制器具有40路本安无源接点型开关量输入，输入不大于300 Ω时对应导通，输入不小于90k Ω时对应截止；
[0030](2)可编程模拟量输入:本安4?20mA模拟量输入信号10路，误差:0.5%，输入阻抗500Ω。本安铂电阻输入6路，输入100 Ω?175.86Ω，对应0°C?200°C，误差不大于:2.0% FS(电阻)；
[0031](3)继电器输出:控制器具有26路非安继电器接点输出:接点容量AC127/1A(阻性负载)，接触电阻不大于0.5 Ω ；
[0032](4)传输接口:半双工RS485，双极性。
[0033]二、本实用新型的技术性能特性为:
[0034](I)模拟量输入传输处理误差不大于1.0%。
[0035](2)系统最大巡检周期应不大于30s。
[0036](3)系统远程控制执行时间不大于30s，就地控制执行时间不大于2s。
[0037](4)调出整幅画面85%的响应时间应不大于2s，其余画面应不大于5s。
[0038](5)误码率误码率应不大于10Λ
[0039](6)从工作主机故障到备用主机投入正常工作应不大于5min。
[0040](7)系统对模拟量统计值记录、报警查询报表记录、操作记录查询报表记录应保存I年以上。当系统发生故障时，丢失上述信息的时间长度应不大于5min。
[0041]三、本实用新型的功能特性为:
[0042](I)完善的语音播报警功能:可以播报出具体语音故障，能让维护人员第一时间知道具体故障，提高处理效率。
[0043](2)数据采集功能:系统具有胶带速度、滚筒温度、胶带张力、电机定子温度、电机轴承温度等模拟量采集功能。
[0044](3)具备寻址功能:可显示胶带机跑偏、沿线拉绳急停等故障的具体位置。
[0045](4)数据通信功能:矿用隔爆兼本安型PLC控制器中安装有以太网交换机，用于实现与其它设备间的以太网通信。矿用隔爆兼本安型PLC控制器中有RS485通信口，用于实现与其它设备间的RS485通信。
[0046]四、关于本实用新型的主电路及控制电路的连接:
[0047](I)主电路的连接:对于地面中心站部分，电源AC 220V接入避雷器后，接入UPS电源。两台工控机、打印机、地面环网交换机用电电源取自UPS电源。对于井下监控设备部分，电源AC127V接入矿用隔爆兼本安型PLC控制器和矿用隔爆兼本质安全型不间断电源箱。
[0048](2)控制电路的连接:需使用多芯屏蔽电缆或双绞线连接控制端子，使用屏蔽电缆时(靠近矿用隔爆兼本安型PLC控制器一端)应连接到矿用隔爆兼本安型PLC控制器的接地端子，布线时控制电缆应远离主电路和强电线路(包括电源线，电机线，继电器，接触器连线等)20cm以上，避免平行走线，建议采用垂直布线，以防止外部干扰引起变频调速装置误动作。
[0049]五、关于本实用新型中人机界面的操作:
[0050]矿用隔爆兼本安型PLC控制器的门盖上设有“上、下、左、右”四个人机界面方向按钮，“取消、确认”两个人机界面功能按扭。按动相应的方向按扭，移动人机界面鼠标至相应的区域，结合功能按扭，可以修改人机界面的参数，结合可编程控制器，可以控制胶带机设备的启停。
[0051]本实用新型的结构特点为:系统分为地面中心站部分和井下监控设备部分。地面中心站部分主要有两台工控机(安装有相互冗余监控系统软件)、打印机、UPS电源、避雷器，井下监控设备部分主要有矿用隔爆兼本安型PLC控制器、矿用隔爆兼本质安全型不间断电源箱、矿用本安型声光信号器。
[0052]本实用新型的关键技术在于矿用隔爆兼本安型PLC控制器。内置有性能稳定可靠的可编程控制器，以及国际先进的半导体全屏蔽隔离技术。该产品外形尺寸可为875*637*1000，结构型式为螺栓紧固结构，螺旋式电缆引入装置为间接引入，有一个设置为方形的观察窗。
【权利要求】
1.一种煤矿胶带运输监控系统，其特征在于:包括地面中心站和井下监控设备，所述地面中心站包括监控主机(1)、备用机(2)、地面环网交换机(3)、打印机(4)、UPS电源(5)和避雷器￠)，所述避雷器(6)通过线路连接UPS电源(5)，所述监控主机(I)、备用机(2)、地面环网交换机(3)、打印机(4)均由UPS电源(5)供电，所述监控主机(1)、备用机(2)相互冗余并通过线路连接地面环网交换机(3)，所述井下监控设备包括矿用隔爆兼本安型PLC控制器(7)、矿用本安型操纵台(8)、矿用本安型声光信号器、矿用隔爆兼本质安全型不间断电源箱(9)、数据采集部分(10)和智能控制部分(11)，所述矿用隔爆兼本安型PLC控制器(7)通过光纤通信连接地面环网交换机(3)，所述矿用本安型操纵台(8)、矿用隔爆兼本质安全型不间断电源箱(9)、数据采集部分(10)、智能控制部分(11)分别通过线路连接矿用隔爆兼本安型PLC控制器(7)。2.如权利要求1所述的煤矿胶带运输监控系统，其特征在于:所述数据采集部分(10)包括速度传感器(18)、堆煤传感器(12)、温度传感器(19)、烟雾传感器(15)、撕裂传感器(14)、跑偏传感器(13)、张力传感器(16)和急停传感器(17)，所述速度传感器(18)、堆煤传感器(12)、温度传感器(19)、烟雾传感器(15)、撕裂传感器(14)、跑偏传感器(13)、张力传感器(16)和急停传感器(17)分别通过线路连接矿用隔爆兼本安型PLC控制器(7)。3.如权利要求1或2所述的煤矿胶带运输监控系统，其特征在于:所述智能控制部分(11)包括电机一(20)、电机二(21)、张力电机(22)和隔爆型电磁阀(23)，所述电机一(20)、电机二(21)、张力电机(22)和隔爆型电磁阀(23)分别通过线路连接矿用隔爆兼本安型PLC控制器(7)。4.如权利要求3所述的煤矿胶带运输监控系统，其特征在于:所述矿用本安型声光信号器连接矿用隔爆兼本安型PLC控制器(7)中的安全栅，所述安全栅的非安侧通信连接人机界面。5.如权利要求4所述的煤矿胶带运输监控系统，其特征在于:所述矿用隔爆兼本安型PLC控制器(7)的前端面板上设有观察窗、方向按钮和功能按钮，所述方向按钮包括上、下、左、右方向按扭，所述功能按钮包括取消、确定功能按扭，所述矿用隔爆兼本安型PLC控制器⑵中安装有以太网交换机，所述矿用隔爆兼本安型PLC控制器(7)中设有通信接口。6.如权利要求5所述的煤矿胶带运输监控系统，其特征在于:所述打印机(4)连接到电脑上，所述监控主机(1)、备用机(2)以以太网的方式连接到地面环网交换机(3)，所述地面环网交换机(3)的光纤端口通过光缆线连接到井下的矿用隔爆兼本安型PLC控制器(7)中的交换机光纤端口。
【文档编号】B65G43-00GK204297588SQ201420748421
【发明者】叶忠松 [申请人]电光防爆科技（上海）有限公司