矿井运输系统顺逆煤流自适应启停机方法与流程

本发明属于带式输送机启停技术领域，具体涉及一种矿井运输系统顺逆煤流自适应启停机方法。

背景技术：

随着自动化技术发展与进步以及积极响应公司精益化生产，更多的人性化智能化设计应用到矿用生产应用中，以减少人力物力等资源的浪费，达到物尽其用，人尽其才的作用。煤炭行业起步很早，但是技术改进较为缓慢，主要是由于井下环境因素受限，带式输送机在煤矿的应用，节省了人力，提高了运输效率，但是皮带启停工艺通常采用的是逆起顺停技术，主要是考虑皮带的运输功率限制，逆起顺停防止皮带堆煤，一旦堆煤易造成皮带运输受损，严重影响生产，会给煤矿造成很大的经济损失和危险，但是多部长距离带式输送机逆煤流启动时，近地面皮带机运行时间较长，皮带运输资源浪费。对矿井运输系统进行优化升级改造，对矿井生产有着重大的意义，因此，现如今缺少一种矿井运输系统顺逆煤流自适应启停机方法，可以大大减少皮带运输资源的浪费，优化皮带启机工艺，合理利用皮带运输空间，采用逆起顺停与顺起技术混合方案自适应控制带式输送机启停，智能化程度高。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种矿井运输系统顺逆煤流自适应启停机方法，其设计新颖合理，即可实现带式输送机运输系统的逆煤流方式启停机，也可采用带式输送机运输系统的顺煤流方式启停机，且优先考虑顺煤流方式启停机方式，最大程度减少带式输送机空载运行时间，达到降低成本，增加效益的目的，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：矿井运输系统顺逆煤流自适应启停机方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、初始化矿井运输系统：采用上电复位的方式对设置在井下的N个依次连接的带式输送机PLC控制系统进行复位，相邻的两个带式输送机PLC控制系统之间连锁保护，其中，N为正整数且N≥2；

N个依次连接的带式输送机PLC控制系统分别用于控制N台首尾相邻设置的带式输送机的启停，N个带式输送机PLC控制系统与N台带式输送机一一对应，N台首尾相邻设置的带式输送机沿井下巷道从后级的煤层工作面至前级的地面依次布设；

所述带式输送机PLC控制系统包括PLC控制模块和与PLC控制模块相接的存储器，PLC控制模块的输入端接有用于传输并转换第一检煤模块采集信号的第一下位机、用于传输并转换第二检煤模块采集信号的第二下位机和用于传输并转换第三检煤模块采集信号的第三下位机，第一下位机、第一检煤模块、第二下位机、第二检煤模块、第三下位机和第三检煤模块沿对应的带式输送机运行方向且依次设置在对应的带式输送机一端，第一下位机、第二下位机和第三下位机均通过七芯电缆与PLC控制模块连接；

第一检煤模块设置在距离本级的带式输送机卸载点L₁的位置处，其中，L₁＝vt+l₁，v为本级的带式输送机全速运行的速度，t为本级的带式输送机前级的带式输送机启动至全速运行所需时间，l₁为第一安全距离；第二检煤模块设置在距离本级的带式输送机卸载点L₂的位置处，其中，L₂＝l'₂+l₂，l'₂为本级的带式输送机有效停车距离，l₂为第二安全距离；第三检煤模块设置在距离本级的带式输送机卸载点L₃的位置处，其中，L₃靠近卸载点且为人眼对煤炭可辨识的有效观测距离且L₃＜L₂＜L₁；

步骤二、本级的带式输送机的开机，过程如下：

步骤201、给定本级的带式输送机的开机信号：给本级的带式输送机对应的PLC控制模块一个开机运行的信号，本级的PLC控制模块控制本级的带式输送机准备开机；

步骤202、确定本级的带式输送机逆煤流状态开机：屏蔽本级的带式输送机对应的PLC控制模块和前级的带式输送机对应的PLC控制模块之间的连锁信号，本级的带式输送机确定开机；

步骤三、判断前级的带式输送机是否满足运行条件：本级的PLC控制模块获取本级的带式输送机上第一检煤模块、第二检煤模块和第三检煤模块检测有煤信号的有效顺序；当第一检煤模块首先检测到有煤信号时，说明前级的带式输送机满足运行条件，通过本级的PLC控制模块设置恢复步骤202中本级的带式输送机对应的PLC控制模块和前级的带式输送机对应的PLC控制模块之间的连锁信号的倒计时间t'的同时执行步骤四，其中，t'＝(L₁-L₂)/v；否则，当第二检煤模块或第三检煤模块首先检测到有煤信号时，说明前级的带式输送机不满足运行条件，执行步骤五；

步骤四、控制前级的带式输送机开机运行，过程如下：

步骤401、给定前级的带式输送机的开机信号：本级的PLC控制模块给前级的带式输送机对应的PLC控制模块一个开机运行的信号，前级的带式输送机对应的PLC控制模块控制前级的带式输送机准备开机；

步骤402、判断前级的带式输送机是否为第N台皮带输送机：通过前级的带式输送机对应的PLC控制模块和与其卸载点相邻的带式输送机对应的PLC控制模块之间是否存在连锁保护，当前级的带式输送机对应的PLC控制模块和与其卸载点相邻的带式输送机对应的PLC控制模块之间不存在连锁保护，说明前级的皮带输送机为第N台皮带输送机时，执行步骤403；当前级的带式输送机对应的PLC控制模块和与其卸载点相邻的带式输送机对应的PLC控制模块之间存在连锁保护，说明前级的皮带输送机不是第N台皮带输送机时，执行步骤404；

所述第N台皮带输送机为近地面的最前级的皮带输送机；

步骤403、控制第N台皮带输送机的运行：第N台带式输送机对应的PLC控制模块给第N-1台带式输送机对应的PLC控制模块一个运行信号时，第N-1台带式输送机对应的PLC控制模块控制第N台皮带输送机开机，结束循环；否则，执行步骤五；

步骤404、确定前级的带式输送机逆煤流状态开机：屏蔽步骤401中前级的带式输送机对应的PLC控制模块和与前级的带式输送机卸载点相邻的带式输送机对应的PLC控制模块之间的连锁信号，前级的带式输送机确定开机；

步骤405、前级的带式输送机的运行信号检测以及本级的带式输送机是否顺煤流运行的判断：本级的PLC控制模块在第二检煤模块检测到有煤信号时或根据步骤三中设置的倒计时间t'结束，恢复步骤202中本级的带式输送机对应的PLC控制模块和前级的带式输送机对应的PLC控制模块之间的连锁信号的同时获取前级的带式输送机的运行信号，当前级的带式输送机运行时，本级的带式输送机顺煤流运行成功，循环步骤三；当前级的带式输送机未运行时，本级的带式输送机顺煤流运行失败，执行步骤五；

步骤五、控制带式输送机运输系统逆煤流方式启停机：首先，N个带式输送机PLC控制系统通过两两之间的连锁保护控制N台带式输送机的停机；然后，采用逆煤流开机方式由设置在近地面的第N台带式输送机向设置在近煤层工作面的首台带式输送机的方向依次开启N台带式输送机。

上述的矿井运输系统顺逆煤流自适应启停机方法，其特征在于：步骤201中本级的带式输送机若为首台的带式输送机时，首台的带式输送机对应的PLC控制模块和与其后级的带式输送机对应的PLC控制模块之间不存在连锁保护，通过手动开机按钮启动开机；步骤201中本级的带式输送机若不是首台的带式输送机时，通过本级的带式输送机后级的带式输送机对应的PLC控制模块给本级的带式输送机对应的PLC控制模块一个开机运行的信号。

上述的矿井运输系统顺逆煤流自适应启停机方法，其特征在于：步骤一中第一检煤模块、第二检煤模块和第三检煤模块均为煤流传感器。

上述的矿井运输系统顺逆煤流自适应启停机方法，其特征在于：步骤一中每个所述带式输送机PLC控制系统中的PLC控制模块的输入端还接有速度监测模块。

上述的矿井运输系统顺逆煤流自适应启停机方法，其特征在于：步骤403和步骤405中的带式输送机的运行信号均为所述速度监测模块采集的对应的带式输送机的运行速度。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明在原有带式输送机运输系统逆煤流启停机的方式基础上增加带式输送机运输系统顺煤流启停机方式，且优先考虑带式输送机运输系统顺煤流启停机方式，当在带式输送机运输系统运行过程中出现异常故障或皮带运输机上保留煤炭的情况下，使用带式输送机运输系统逆煤流启停机的方式，运行可靠稳定，功能完备，便于推广使用。

2、本发明通过在每个带式输送机卸载点一侧安装布设三处检煤模块，保证带式输送机顺煤流安全启动，避免带式输送机顺煤流启动失败的情况下，造成前级带式输送机的煤炭堆积的问题，可靠准确，使用效果好。

3、本发明在带式输送机顺煤流启动的方式下，保证带式输送机逆煤流启动的原则，每个带式输送机在顺煤流启动之前均接收处理前级启动的逆煤流状态指令后才开始运行，使用效果好。

4、本发明设计新颖合理，方法步骤简单，可通过每台带式输送机一侧的传感器组件实时监测带式输送机的运行状态，操作智能，响应速度快，实用性强，便于推广使用。

5.本发明成本投低、投入少，经济效益好，便于推广运用

综上所述，本发明设计新颖合理，既可实现带式输送机运输系统的逆煤流方式启停机，也可采用带式输送机运输系统的顺煤流方式启停机，且优先考虑顺煤流方式启停机方式，最大程度减少带式输送机空载运行时间，达到降低成本，增加效益的目的，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明采用的矿用带式输送机运输系统设备的电路原理框图。

图2为本发明带式输送机PLC控制系统与主控制器连接的电路原理框图。

图3为本发明的带式输送机运输系统自适应启停机方法的方法流程图。

附图标记说明:

1—手动开机按钮； 2—带式输送机PLC控制系统；

2-1—第一检煤模块； 2-2—第一下位机； 2-3—第二检煤模块；

2-4—第二下位机； 2-5—第三检煤模块； 2-6—第三下位机；

2-7—七芯电缆； 2-8—PLC控制模块； 2-9—存储器；

3—带式输送机。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，本发明矿井运输系统顺逆煤流自适应启停机方法，包括以下步骤：

步骤一、初始化矿井运输系统：采用上电复位的方式对设置在井下的N个依次连接的带式输送机PLC控制系统2进行复位，相邻的两个带式输送机PLC控制系统2之间连锁保护，其中，N为正整数且N≥2；

N个依次连接的带式输送机PLC控制系统2分别用于控制N台首尾相邻设置的带式输送机3的启停，N个带式输送机PLC控制系统2与N台带式输送机3一一对应，N台首尾相邻设置的带式输送机3沿井下巷道从后级的煤层工作面至前级的地面依次布设；

需要说明的是，相邻的两个带式输送机PLC控制系统2之间连锁保护是为了保证每一台带式输送机3均在逆煤流的安全模式下开始，相邻的两个带式输送机3中的前级的带式输送机3开启后，将运行信号传输至相邻的两个带式输送机3中的后级的带式输送机3，相邻的两个带式输送机3中的后级的带式输送机3在确认了与其相邻的前级的带式输送机3运行后才可开启，否则，矿井运输系统开启不成功。

所述带式输送机PLC控制系统2包括PLC控制模块2-8和与PLC控制模块2-8相接的存储器2-9，PLC控制模块2-8的输入端接有用于传输并转换第一检煤模块2-1采集信号的第一下位机2-2、用于传输并转换第二检煤模块2-3采集信号的第二下位机2-4和用于传输并转换第三检煤模块2-5采集信号的第三下位机2-6，第一下位机2-2、第一检煤模块2-1、第二下位机2-4、第二检煤模块2-3、第三下位机2-6和第三检煤模块2-5沿对应的带式输送机3运行方向且依次设置在对应的带式输送机3一端，第一下位机2-2、第二下位机2-4和第三下位机2-6均通过七芯电缆2-7与PLC控制模块2-8连接；

本实施例中，步骤一中第一检煤模块2-1、第二检煤模块2-3和第三检煤模块2-5均为煤流传感器，检测有煤信号方便准确，精度高，智能化程度高。

第一检煤模块2-1设置在距离本级的带式输送机3卸载点L₁的位置处，其中，L₁＝vt+l₁，v为本级的带式输送机3全速运行的速度，t为本级的带式输送机3前级的带式输送机3启动至全速运行所需时间，l₁为第一安全距离；第二检煤模块2-3设置在距离本级的带式输送机3卸载点L₂的位置处，其中，L₂＝l'₂+l₂，l'₂为本级的带式输送机3有效停车距离，l₂为第二安全距离；第三检煤模块2-5设置在距离本级的带式输送机3卸载点L₃的位置处，其中，L₃靠近卸载点且为人眼对煤炭可辨识的有效观测距离且L₃＜L₂＜L₁；

井下带式输送机3大多长达数千米，本实施例中，步骤一每个带式输送机3全速运行的速度v为根据实际的生产需要可调，且对于第一检煤模块2-1、第二检煤模块2-3和第三检煤模块2-5要求L1-L2＞L2-L3，防止第二监测模块后方大量煤泥堆积；调节每个带式输送机3全速运行的速度v，本实施例中，每个带式输送机3全速运行的速度v为4m/s，前级的带式输送机3全速运行所需时间t为80s，第一安全距离l₁设定为40m，因此，第一检煤模块2-1设置在距离本级的带式输送机3卸载点360m的位置处；本级的带式输送机3的有效停车距离l'₂为80m，第二安全距离l₂设定为80m，第二检煤模块2-3设置在距离本级的带式输送机3卸载点160m的位置处；第三检煤模块2-5设置在靠近下料口5m处位置，便于人眼观察和防止因惯性运行，下料口堆煤的因素，有效观测距离L₃实际长度设置还要根据皮带机带速而定。

步骤二、本级的带式输送机的开机，过程如下：

步骤201、给定本级的带式输送机的开机信号：给本级的带式输送机3对应的PLC控制模块2-8一个开机运行的信号，本级的PLC控制模块2-8控制本级的带式输送机3准备开机；

本实施例中，步骤201中本级的带式输送机3若为首台的带式输送机3时，首台的带式输送机3对应的PLC控制模块2-8和与其后级的带式输送机3对应的PLC控制模块2-8之间不存在连锁保护，通过手动开机按钮1启动开机；步骤201中本级的带式输送机3若不是首台的带式输送机3时，通过本级的带式输送机3后级的带式输送机3对应的PLC控制模块2-8给本级的带式输送机3对应的PLC控制模块2-8一个开机运行的信号。

步骤202、确定本级的带式输送机逆煤流状态开机：屏蔽本级的带式输送机3对应的PLC控制模块2-8和前级的带式输送机3对应的PLC控制模块2-8之间的连锁信号，本级的带式输送机3确定开机；

需要说明的是，屏蔽本级的带式输送机3对应的PLC控制模块2-8和前级的带式输送机3对应的PLC控制模块2-8之间的连锁信号，本级的带式输送机3对应的PLC控制模块2-8和前级的带式输送机3对应的PLC控制模块2-8之间的连锁信号无效，本级的带式输送机3对应的PLC控制模块2-8不考虑前级的带式输送机3是否真的已经运行，默认前级的带式输送机3已经运行，保证本级的带式输送机逆煤流状态开机。

步骤三、判断前级的带式输送机是否满足运行条件：本级的PLC控制模块2-8获取本级的带式输送机3上第一检煤模块2-1、第二检煤模块2-3和第三检煤模块2-5检测有煤信号的有效顺序；当第一检煤模块2-1首先检测到有煤信号时，说明前级的带式输送机3满足运行条件，通过本级的PLC控制模块2-8设置恢复步骤202中本级的带式输送机3对应的PLC控制模块2-8和前级的带式输送机3对应的PLC控制模块2-8之间的连锁信号的倒计时间t'的同时执行步骤四，其中，t'＝(L₁-L₂)/v；否则，当第二检煤模块2-3或第三检煤模块2-5首先检测到有煤信号时，说明前级的带式输送机3不满足运行条件，执行步骤五；

本实施例中，当第二检煤模块2-3或第三检煤模块2-5首先检测到有煤信号时，说明本级的带式输送机3在开启之前就保留有煤炭，当第二检煤模块2-3首先检测到有煤信号时，第二检煤模块2-3所在的位置可保证及时控制本级的带式输送机3停机；其中，L₂-L₃＝155m，当第三检煤模块2-5首先检测到有煤信号时，此时，本级的带式输送机3还未全速运行，第三检煤模块2-5所在的位置也可保证及时控制当前带式输送机3停机；

步骤四、控制前级的带式输送机开机运行，过程如下：

步骤401、给定前级的带式输送机的开机信号：本级的PLC控制模块2-8给前级的带式输送机3对应的PLC控制模块2-8一个开机运行的信号，前级的带式输送机3对应的PLC控制模块2-8控制前级的带式输送机3准备开机；

步骤402、判断前级的带式输送机是否为第N台皮带输送机：通过前级的带式输送机3对应的PLC控制模块2-8和与其卸载点相邻的带式输送机3对应的PLC控制模块2-8之间是否存在连锁保护，当前级的带式输送机3对应的PLC控制模块2-8和与其卸载点相邻的带式输送机3对应的PLC控制模块2-8之间不存在连锁保护，说明前级的皮带输送机3为第N台皮带输送机时，执行步骤403；当前级的带式输送机3对应的PLC控制模块2-8和与其卸载点相邻的带式输送机3对应的PLC控制模块2-8之间存在连锁保护，说明前级的皮带输送机3不是第N台皮带输送机时，执行步骤404；

所述第N台皮带输送机为近地面的最前级的皮带输送机3；

本实施例中，优先考虑顺煤流方式启停机方式，最大程度减少最前级的带式输送机3空载运行时间，降低成本，增加效益，第N台带式输送机即为带式输送机运输系统中的最前级的带式输送机3，首台带式输送机即为带式输送机运输系统中的最后级的带式输送机3，逆煤流启动下，最前级的带式输送机3空载运行时间最长；

步骤403、控制第N台皮带输送机的运行：第N台带式输送机对应的PLC控制模块2-8给第N-1台带式输送机对应的PLC控制模块2-8一个运行信号时，第N-1台带式输送机3对应的PLC控制模块2-8控制第N台皮带输送机开机，结束循环；否则，执行步骤五；

步骤404、确定前级的带式输送机逆煤流状态开机：屏蔽步骤401中前级的带式输送机3对应的PLC控制模块2-8和与前级的带式输送机4卸载点相邻的带式输送机4对应的PLC控制模块2-8之间的连锁信号，前级的带式输送机3确定开机；

步骤405、前级的带式输送机的运行信号检测以及本级的带式输送机是否顺煤流运行的判断：本级的PLC控制模块2-8在第二检煤模块2-3检测到有煤信号时或根据步骤三中设置的倒计时间t'结束，恢复步骤202中本级的带式输送机3对应的PLC控制模块2-8和前级的带式输送机3对应的PLC控制模块2-8之间的连锁信号的同时获取前级的带式输送机3的运行信号，当前级的带式输送机3运行时，本级的带式输送机3顺煤流运行成功，循环步骤三；当前级的带式输送机3未运行时，本级的带式输送机3顺煤流运行失败，执行步骤五；

本实施例中，当井下带式输送机3的数量N＞2时，除过首台带式输送机和第N台带式输送机外，其他的N-2个带式输送机3启停方式均相同，根据步骤405中前级的带式输送机3运行信号的检测，当前级的带式输送机3运行时，本级的带式输送机3顺煤流运行成功，循环步骤三，此时，该前级的带式输送机3循环至步骤三中作为本级的带式输送机3运行，步骤三中的前级的带式输送机为该前级的带式输送机3的前级的带式输送机，以此类推，不再赘述。

步骤五、控制带式输送机运输系统逆煤流方式启停机：首先，N个带式输送机PLC控制系统2通过两两之间的连锁保护控制N台带式输送机3的停机；然后，采用逆煤流开机方式由设置在近地面的第N台带式输送机向设置在近煤层工作面的首台带式输送机的方向依次开启N台带式输送机3。

本实施例中，步骤一中每个所述带式输送机PLC控制系统2中的PLC控制模块2-8的输入端还接有速度监测模块。

本实施例中，步骤403和步骤405中的带式输送机的运行信号均为所述速度监测模块采集的对应的带式输送机的运行速度。

本实施例中，井下带式输送机运输系统启停机方式可与井上地面的带式输送机逆煤流一键启动方式配合使用，由于井上地面的带式输送机全长只有百米左右，带式输送机达到全速时间约为1分钟，不适合做顺煤流启动，只能做成逆煤流一键启动，因此，当前级的带式输送机为第N台带式输送机时，第N台带式输送机对应的PLC控制模块2-8给井上地面控制站开启信号，逆煤流一键启动井上地面的带式输送机，实现带式输送机运输系统的安全运行。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。