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基于CC-Link矿用皮带机集群控制系统设计 　　【摘 要】皮带机运输是井下原煤生产的一道重要工序，皮带机能否安全、高效地工作会对整个原煤生产系统起到举足轻重的作用。安全、高效的皮带机集群控制系统不仅可以保障井下运输设备的安全运行、节约人力资源、节约能源，还可以提高产出、改善工人的工作环境。本文提出了一种以CC-Link总线为基础的煤矿井下皮带机集群控制方法。文中从控制原理、软硬件设计等方面介绍了皮带机集群控制系统的实现方法。目前，该系统已经在多家煤矿投入应用，效果良好。 　　【关键词】CC-Link；皮带机；PLC;现场总线；集群控制 　　 0.前言 　　众所周知，井下生产永远是安全第一。然而近年来，煤矿事故时有发生，给家庭和社会带来了严重损失，寻求安全、高效的生产系统迫在眉睫。皮带机是矿井下原煤生产运输的主要设备，保障它的安全、连续可靠、稳定地运行，具有举足轻重的地位。它能否安全高效地运行，直接关系着工作人员的生命安全和决定着矿井生产中机电设备的开机率和产量。传统的井下原煤运输系统中各皮带机的配置差异较大，同时每台皮带机都需配有人员值守，操作人员劳动强度大，运行效率低，如若操作失误，造成设备损坏，甚至发生矿难事故，给矿上生产带来重大的损失。为此实现带式输送机的集中控制意义重大。使矿井安全、高效集中生产，达到减员增效、降低成本、改善工人工作环境，大大避免了煤矿事故的发生，提高了矿井整体的生产水平，从而实现综合机械化采煤。 　　 1.皮带机工作原理 　　本设计以井上井下七条原煤皮带输送机为主控对象，包括生产用的电机、各种传感器、急停开关、软起动器、洒水电磁阀、QBZ-80矿用隔爆型真空电磁起动器、各种保护装置、智能仪表等。系统具体要求如下：①采用变频调速方式，以解决电机起动电流大、引起电网电压下降的缺陷，减小设备机械磨损。②采用集散控制，每条皮带机都配备保护装置，同时各皮带机的现场运行信息通过现场总线反馈到地面的控制总站进行集中管理。③整个系统采用智能动态保护、管理、决策，整个系统的运行现场无需人员直接参与，均采用自动控制或??程控制方式运行，也可以采用手动控制。④采用符合业界标准的、先进的成熟技术，避免短期的重复建设和技术落后。同时在满足煤矿井下现有工作条件的情况下，对企业未来几年生产发展需求作一些总体规划，在系统软硬件上留有一定余地。⑤具有良好的人机界面，现场运行信息通过触摸屏实时显示，以便工作人员现场决策，整个系统操作简单。⑥采用CC-Link总线通信，形成分布式的管控一体化的现场总线集控系统。通过PLC的通信接口将现场采集的实时数据和状态传送至监控系统，监控系统可以实现数据的控制、显示和报警提示等功能。 　　 2.皮带机集群控制系统的构成 　　2.1系统的组成部分 　　根据对实际原煤运输过程和各皮带机物理布局的分析，对各皮带机实施不同的控制方式。本系统是采用远程分布式控制结构来监控井上/井下皮带机运行的集控系统。地面实现对井下皮带输送机的远程集中控制，以“地面控制为主，井下监控为辅”的控制模式。将地面1#皮带机设为主站，管理整个网络的运行和数据刷新、控制CC-Link上全部站，并配有备用主站，当主站出现故障时接替作为主站，继续进行数据链接。其余6条分别设为从站，是具有CPU模块的本地站，负责与主站及其他本地站进行通信。本着井下生产安全第一的原则，整个系统既可以远程集中控制，也可以各条皮带机独立控制，每台皮带机旁均配有本安兼防暴控制箱及手动控制柜。当网络出现故障时可以对各皮带机实施独立控制。再者，当本地站保护装置也出现故障时仍可采用最原始的手动控制方式。该系统由矿用本安控制操作台、矿用隔爆兼本安型带式输送机保护装置主机（从站）、现场各种智能传感器、执行机构、保护装置辅机（主站）与上位机的通信部分等一起组成一个完整的系统。系统中配备的矿用带式输送机主、辅机专用保护装置使系统具有堆煤、沿线急停、超温、烟雾、低速、跑偏、高煤位保护等功能。通过上位机监控系统在地面集控室即时显示各皮带的运行状况、显示各皮带的各种运行参数。该系统集成框架逻辑结构如图1所示。 　　图1 系统集成框架逻辑结构 　　从系统集成框架（图1）来看，实时数据采集系统(PLC主站)处于整个系统的核心地位，它一方面根据现场各智能传感器及执行机构采集的实时数据动态地进行更新，并通过主控操作台的触摸屏为监控站提供服务；另一方面接受监控站的控制命令对其进行处理并送达现场各执行机构。此外，为了保证控制的及时性，控制命令也可以不经过动态数据系统而直接下发到现场。 　　2.2拓扑结构 　　由拓扑结构示意图（如图2）可知，整个管理控制网络采用总线结构及实时数据交换技术，并嵌入实时数据链接技术，实现有效的管控一体化管理。监控室的监控系统由数据链路（PL