1、引言
    礦井提升是井下生產(chǎn)系統(tǒng)和地面工業(yè)廣場連接的樞紐，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)行過程中的安全性、可靠性、高效性顯得明顯，針對超化煤礦主井裝卸載系統(tǒng)必須滿足礦井日益增長的要求，成為制約礦井生產(chǎn)的“瓶頸”因此，對該裝卸載系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化配置和改造勢在必行．
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、隔爆型信號放大器有機(jī)的結(jié)合起來，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、皮帶開停等多圖表顯示；
    豐富靈活的報(bào)表功能，可對班產(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)房即可完成對井下設(shè)備的日常標(biāo)校及狀況管理：
    具有分級管理密碼，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、安全隔離器到信號放大器之間以及信號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：
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)場安裝方便、快捷；
  偏載影響小，計(jì)量精度最高：
  無運(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)是通過固定在運(yùn)輸機(jī)支架上的兩對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，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，經(jīng)光電耦合隔離后進(jìn)放大器內(nèi)的下位機(jī)。
    c)  放大器又引入開停（速度）信號經(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)將引入的稱重信號及開停信號處理、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)）通過通信傳輸接口以巡檢RTU方式分別對隔離器請求數(shù)據(jù)。隔離器接收到上位機(jī)請求后以電流環(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)通過工業(yè)組態(tài)軟件以直觀方式將各種數(shù)據(jù)顯示出來。上位機(jī)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)通過鍵盤或鼠標(biāo)完成對下位機(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)庫文件的形式存于計(jì)算機(jī)硬盤中。
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（見表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;安全隔離器到信號放大器之間：≤60m;信號放大器到稱重傳感器之間：≤60m;
    i)傳輸速率：1200bps;
    j)誤碼率：信號傳輸誤碼率≤10-6;
    k)傳輸信號工作電壓峰值：≤6V;
    m)傳輸信號工作電流峰值：不大于150mA:
    n)系統(tǒng)最大巡檢周期：不大于30s;
    o)畫面響應(yīng)時(shí)間：≤5s;
    4．信號處理功能
    a)系統(tǒng)具有壓力模擬量和皮帶開停開關(guān)量采集及轉(zhuǎn)換處理成數(shù)字信號功能：
    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)測點(diǎn)號、信號、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)常性的測零工作
    (2)稱重托輥應(yīng)每年潤滑1-2次，潤滑后應(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)必須斷開電源再打開蓋，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，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，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，卸載完成后綜合裝載就緒信號向絞車發(fā)出可以提升信號，信號系統(tǒng)包括：自動(dòng)提升信號、手動(dòng)提升信號及同絞車配接的相應(yīng)接口。
    (1)卸載站操作說明
    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)僅在對閥油缸進(jìn)行測試時(shí)才能使用。在這種檢修模式下只有箕斗到位，無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)作由操作盤上的按轉(zhuǎn)開關(guān)操作，一般在自動(dòng)卸煤無法進(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，在自動(dòng)模式時(shí)無需人工發(fā)信號。
    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，如果十五秒還檢測不到舌板已伸出反饋信號，PLC認(rèn)為有故障發(fā)生，自動(dòng)卸煤過程將被中斷，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，在卸載站有滿倉檢測傳感器，當(dāng)煤倉滿煤時(shí)此信號將被檢測到并中斷卸載過程，并發(fā)出警告，提醒卸載站工作人員手動(dòng)中止卸載過程。本系統(tǒng)操作面板為雙套，互為備用。通過操作面板上的薄膜開關(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。通過操作盤上薄膜開關(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15秒后絞車若不啟動(dòng)將發(fā)第二次開車信號直至開車為止。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)，需做一次空卸載過程。
    (2)裝載站操作說明
    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。
    檢修操作僅是在對閥、汽缸、給煤機(jī)、皮帶機(jī)進(jìn)行測試才能使用，在這種模式時(shí)無論箕斗在任何位置，無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．定量斗門才能打開打開定量箕斗門且關(guān)到位后，移動(dòng)分配器只有當(dāng)箕斗離位，對應(yīng)的定量箕斗不滿時(shí)，才開皮帶機(jī)，皮帶機(jī)開后才能開給煤機(jī)，定量斗滿時(shí)有自動(dòng)停機(jī)功能。這些動(dòng)作由操作盤上的按轉(zhuǎn)開關(guān)控制，一般在自動(dòng)裝煤無法進(jìn)行時(shí)由人工選用手動(dòng)聯(lián)鎖模式將煤裝滿定量斗，然后打開定量斗門，將煤裝于箕斗內(nèi)，完成裝煤過程，就緒后信號發(fā)送按鈕，PLC將就緒信號傳送到絞車房，以便最終絞車發(fā)出可以提升信號，在自動(dòng)模式時(shí)無需人工發(fā)信號。
    自動(dòng)模式是最常用的模式，在此模式時(shí)PLC自動(dòng)控制裝煤過程，箕斗到位并且抱閘后，操作自動(dòng)模式開關(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，同時(shí)移動(dòng)分配閘門至相應(yīng)位置，只有當(dāng)提升信號發(fā)出且箕斗離開位置時(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)，信號將自動(dòng)送至車房，15秒后若絞車沒有啟動(dòng)，將自動(dòng)發(fā)第二次信號直至絞車啟動(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)間后檢測不到返回信號，將中斷裝煤并發(fā)出故障信息，而且自動(dòng)裝煤過程為分步完成，有一步動(dòng)作完不成，便無法進(jìn)行后面的動(dòng)作。
    (3)井口操作說明
    井口檢修盤用于上下罐籠時(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)絞車房操作說明
    絞車房信號柜上設(shè)有提人、提煤轉(zhuǎn)換開關(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)信號回路，只有收到井口卸載站，準(zhǔn)備完畢的開車信號，同井底裝載站準(zhǔn)備完畢的信號，且信號一致時(shí)，信號回路閉合允許開車．
    (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，在由煤樓傳送到絞車房，進(jìn)行提煤。
    (8)在井底、煤樓、絞車房內(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
    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．