CN104481584A - 一种主井煤流系统全程自动化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种主井煤流系统全程自动化系统，还包括控制系统，卸载系统和装载系统，所述控制系统包括辅控PLC，以及分别与辅控PLC连接的上位机和液晶显示器；所述装载系统包括装载PLC，以及分别与装载PLC连接的第一箕斗装载到位传感器、第二箕斗装载到位传感器、分煤器左到位传感器和分煤器右到位传感器；所述卸载系统包括PLC扩展模块，以及分别与PLC扩展模块连接的第一箕斗卸载到位传感器和第二箕斗卸载到位传感器；所述PLC扩展模块和装载PLC均与辅控PLC连接。本发明的有益效果在于：对传统手动装卸载进行优化，使得装卸载实现全程自动化，极大程度的提升装卸载速率，提高煤流系统生产效率和安全可靠性。
Description
技术领域
本发明属于矿山电器技术领域，尤其涉及一种主井煤流系统全程自动化系统。
背景技术
目前煤矿的煤流提升中，主井装卸载提升是煤流系统的咽喉部位，装卸载故障，往往会使整个生产系统进入瘫痪，装卸载的低效，是制约煤矿提升的重要因素，现阶段煤矿装卸载及信号都是手动操作，偶尔存在简单闭锁关系，需要大量人员，工人作业环境极度恶劣，容易在粉尘、噪音严重的环境下精神疲劳而导致误操作现象，并且工人之间素质不一，操作存在极大的时间差异，严重制约煤流系统提升效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种主井煤流系统全程自动化系统，针对主井井筒长，装卸载步骤复杂，人员工作环境恶劣以及易产生误操作等情况，对传统手动装卸载进行优化，使得装卸载实现全程自动化，极大程度的提升装卸载速率，提高煤流系统生产效率和安全可靠性。
本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案是：
一种主井煤流系统全程自动化系统，包括给煤机1，皮带输送机2，分煤器3，第一箕斗4，第二箕斗5，主井提升机6和定量斗，给煤机1出料口处设置有皮带输送机2，皮带输送机2末端下方设置有分煤器3，分煤器3下方设置有定量斗，第一箕斗4和第二箕斗5均通过钢丝绳与主井提升机6相连接，还包括控制系统，卸载系统和装载系统，所述控制系统包括辅控PLC7，以及分别与辅控PLC7连接的上位机8和液晶显示器9；所述装载系统包括装载PLC10，以及分别与装载PLC10连接的第一箕斗装载到位传感器12、第二箕斗装载到位传感器13、分煤器左到位传感器14和分煤器右到位传感器15；所述卸载系统包括PLC扩展模块16，以及分别与PLC扩展模块16连接的第一箕斗卸载到位传感器18和第二箕斗卸载到位传感器19；所述PLC扩展模块16和装载PLC10均与辅控PLC7连接，辅控PLC7接收来自装载PLC10、PLC扩展模块16传递过来的数据，根据接收到的数据进行逻辑分析和判断。
所述的定量斗的卸料口处设置有扇形闸门11，扇形闸门11上端设置有定量斗闸门开到位传感器20，扇形闸门11下端设置有定量斗闸门关到位传感器21，定量斗闸门开到位传感器20和定量斗闸门关到位传感器21均与装载PLC10连接，用于检测扇形闸门11运行的位置，并触发信号。
所述的定量斗的个数为两个，分别是第一定量斗22和第二定量斗23，位于分煤器3下方成对称结构，第一定量斗22和第二定量斗23下部分别安装有称重传感器A24和称重传感器B25，称重传感器A24和称重传感器B25均与装载PLC10连接，根据定量斗内容炭量多少发出4-20mA电流信号。
所述的装载PLC10还连接有继电器控制箱31，给煤机1、皮带输送机2、分煤器3、第一定量斗22和第二定量斗23均与继电器控制箱31相连。
所述的第一箕斗装载到位传感器12和第二箕斗装载到位传感器13均安装在装载硐室井筒下部，用于检测第一箕斗4或第二箕斗5运行的位置，并触发信号。
所述的第一箕斗卸载到位传感器18和第二箕斗卸载到位传感器19均安装在装载硐室井筒上部，用于检测第一箕斗4或第二箕斗5运行的位置，并触发信号。
所述的给煤机1上方设置有煤仓26，煤仓26内设置有煤仓煤位传感器17，煤仓煤位传感器17与PLC扩展模块16连接，用于测定煤仓26的煤位高度。
所述的辅控PLC7和装载PLC10均为S7-300可编程控制器。
所述的PLC扩展模块16为IM153-1模块。
所述的辅控PLC7还连接有ABB中压变频系统27，ABB中压变频系统27的输出与主井提升机6的交流变频电机连接，辅控PLC7通过对主井提升机6中受控元件的控制完成主井提升机6的启动和停止，主井提升机6的加速、减速、爬行和停车的运行过程由ABB中压变频系统27自行控制。
所述的上位机8还连接有操作键盘30。
所述的PLC扩展模块16还连接有卸载显示器28，装载PLC10还连接有装载显示器29。
本发明的工作原理：以第一箕斗为例，自动开始前，第一定量斗和第二定量斗内装满煤，分煤器打在第二定量斗位置，操作员仅需按如下步骤操作一次即可：选择给煤机自动，装载自动，信号自动，并点击自动开始，PLC程序将进入全程自动化模式。
定量斗往箕斗内装煤发点：当第一箕斗到位后，油泵自动启动，第一定量斗闸门自动打开，往第一箕斗内装煤完毕，即第一定量斗空载后，闸门自动关上，自动发出信号，主井提升机自动运行。
第一箕斗走勾后给煤机往定量斗内装煤：信号发出后，分煤器自动打到第一定量斗位置，皮带输送机自动开始运行，油泵电机自动停止，给煤机自动开始运行，往第一定量斗内装煤，称重传感器A反应满载后，给煤机自动停止，皮带输送机延时停止，自动装载完毕。
同理第二箕斗亦是如此循环，不在重复赘述。
信号自动原理：装载自动信号通过DP-Profibus从装载PLC上传至辅控PLC，在主控信号程序中，串入“信号自动”和信号点数，达到信号自动发送接受功能，当箕斗装载到位后自动消点为O点。
绞车自动运行原理：主井提升机的主井绞车采用ABB中压变频系统控制，原先设计有手动、半自动、全自动三个运行方式，其自动控制只来自自身检查完好，接受辅控PLC通过DO发送过来的信号点数自动开车运行。
本发明的有益效果在于：1、增产效益：经我矿主井煤流系统现场长期考察得知，熟练工人和普通工人操作每个循环差距时间约35秒，而自动化投入使用时，自动化装卸载比熟练工节省12秒，自主井装卸载系统全程自动化运行后统计，自动化运行每小时比人为操作多提1.5-2勾，每日至少多提30勾，即每日增产30×8=240T，年产340天×240T=81600T，做为年产90万吨的煤矿来说，通过自动化改造后，可额外增产8万吨，此为增产效益。2、安全效益：装载站运行时噪声大，煤尘多，温度高，人员操作环境恶劣，设备处于人员操作时，人员上班8小时长期工作，再加上人员素质不均，操作时会出现误操作，误操作会引起各类问题，严重的会产生二次装载或皮带淤煤等，处理此类故障需要影响生产很长时间，有的二次装载甚至出现主井提升机绞车电机反转现象，人员站横梁上放箕斗内积煤时作业危险等，非常不利于安全，在自动运行模式编程中，增加了各类闭锁点，任何一步出现问题，将无法进入下一步操作，进而避免人为误操作产生的各类问题和生产影响，此为安全效益。
附图说明
图1是本发明的主井提升系统图；
图2是本发明的控制结构图。
其中，1-给煤机，2-皮带输送机，3-分煤器，4-第一箕斗，5-第二箕斗，6-主井提升机，7-辅控PLC，8-上位机，9-液晶显示器，10-装载PLC，11-扇形闸门，12-第一箕斗装载到位传感器，13-第二箕斗装载到位传感器，14-分煤器左到位传感器，15-分煤器右到位传感器，16-PLC扩展模块，17-煤仓煤位传感器，18-第一箕斗卸载到位传感器，19-第二箕斗卸载到位传感器，20-定量斗闸门开到位传感器，21-定量斗闸门关到位传感器，22-第一定量斗，23-第二定量斗，24-称重传感器A，25-称重传感器B，26-煤仓，27-ABB中压变频系统，28-卸载显示器，29-装载显示器，30-键盘，31-继电器控制箱。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的实施例。
参照图1-2，本具体实施方式所述的一种主井煤流系统全程自动化系统，包括给煤机1，皮带输送机2，分煤器3，第一箕斗4，第二箕斗5，主井提升机6和定量斗，给煤机1出料口处设置有皮带输送机2，皮带输送机2末端下方设置有分煤器3，分煤器3下方设置有定量斗，第一箕斗4和第二箕斗5均通过钢丝绳与主井提升机6相连接，还包括控制系统，卸载系统和装载系统，所述控制系统包括辅控PLC7，以及分别与辅控PLC7连接的上位机8和液晶显示器9；所述装载系统包括装载PLC10，以及分别与装载PLC10连接的第一箕斗装载到位传感器12、第二箕斗装载到位传感器13、分煤器左到位传感器14和分煤器右到位传感器15；所述卸载系统包括PLC扩展模块16，以及分别与PLC扩展模块16连接的第一箕斗卸载到位传感器18和第二箕斗卸载到位传感器19；所述PLC扩展模块16和装载PLC10均与辅控PLC7连接，辅控PLC7接收来自装载PLC10、PLC扩展模块16传递过来的数据，根据接收到的数据进行逻辑分析和判断。
所述的定量斗的卸料口处设置有扇形闸门11，扇形闸门11上端设置有定量斗闸门开到位传感器20，扇形闸门11下端设置有定量斗闸门关到位传感器21，定量斗闸门开到位传感器20和定量斗闸门关到位传感器21均与装载PLC10连接，用于检测扇形闸门11运行的位置，并触发信号。
所述的定量斗的个数为两个，分别是第一定量斗22和第二定量斗23，位于分煤器3下方成对称结构，第一定量斗22和第二定量斗23下部分别安装有称重传感器A24和称重传感器B25，称重传感器A24和称重传感器B25均与装载PLC10连接，根据定量斗内容炭量多少发出4-20mA电流信号。
所述的装载PLC10还连接有继电器控制箱31，给煤机1、皮带输送机2、分煤器3、第一定量斗22和第二定量斗23均与继电器控制箱31相连。
所述的第一箕斗装载到位传感器12和第二箕斗装载到位传感器13均安装在装载硐室井筒下部，用于检测第一箕斗4或第二箕斗5运行的位置，并触发信号。
所述的第一箕斗卸载到位传感器18和第二箕斗卸载到位传感器19均安装在装载硐室井筒上部，用于检测第一箕斗4或第二箕斗5运行的位置，并触发信号。
所述的给煤机1上方设置有煤仓26，煤仓26内设置有煤仓煤位传感器17，煤仓煤位传感器17与PLC扩展模块16连接，用于测定煤仓26的煤位高度。
所述的辅控PLC7和装载PLC10均为S7-300可编程控制器。
所述的PLC扩展模块16为IM153-1模块。
所述的辅控PLC7还连接有ABB中压变频系统27，ABB中压变频系统27的输出与主井提升机6的交流变频电机连接，辅控PLC7通过对主井提升机6中受控元件的控制完成主井提升机6的启动和停止，主井提升机6的加速、减速、爬行和停车的运行过程由ABB中压变频系统27自行控制。
所述的上位机8还连接有操作键盘30。
所述的PLC扩展模块16还连接有卸载显示器28，装载PLC10还连接有装载显示器29。
本具体实施方式的工作原理：以第一箕斗为例，自动开始前，第一定量斗和第二定量斗内装满煤，分煤器打在第二定量斗位置，操作员仅需按如下步骤操作一次即可：选择给煤机自动，装载自动，信号自动，并点击自动开始，PLC程序将进入全程自动化模式。
定量斗往箕斗内装煤发点：当第一箕斗到位后，油泵自动启动，第一定量斗闸门自动打开，往第一箕斗内装煤完毕，即第一定量斗空载后，闸门自动关上，自动发出信号，主井提升机自动运行。
第一箕斗走勾后给煤机往定量斗内装煤：信号发出后，分煤器自动打到第一定量斗位置，皮带输送机自动开始运行，油泵电机自动停止，给煤机自动开始运行，往第一定量斗内装煤，称重传感器A反应满载后，给煤机自动停止，皮带输送机延时停止，自动装载完毕。
同理第二箕斗亦是如此循环，不在重复赘述。
信号自动原理：装载自动信号通过DP-Profibus从装载PLC上传至辅控PLC，在主控信号程序中，串入“信号自动”和信号点数，达到信号自动发送接受功能，当箕斗装载到位后自动消点为O点。
绞车自动运行原理：主井提升机的主井绞车采用ABB中压变频系统控制，原先设计有手动、半自动、全自动三个运行方式，其自动控制只来自自身检查完好，接受辅控PLC通过DO发送过来的信号点数自动开车运行。
本具体实施方式的有益效果在于：1、增产效益：经我矿主井煤流系统现场长期考察得知，熟练工人和普通工人操作每个循环差距时间约35秒，而自动化投入使用时，自动化装卸载比熟练工节省12秒，自主井装卸载系统全程自动化运行后统计，自动化运行每小时比人为操作多提1.5-2勾，每日至少多提30勾，即每日增产30×8=240T，年产340天×240T=81600T，做为年产90万吨的煤矿来说，通过自动化改造后，可额外增产8万吨，此为增产效益。2、安全效益：装载站运行时噪声大，煤尘多，温度高，人员操作环境恶劣，设备处于人员操作时，人员上班8小时长期工作，再加上人员素质不均，操作时会出现误操作，误操作会引起各类问题，严重的会产生二次装载或皮带淤煤等，处理此类故障需要影响生产很长时间，有的二次装载甚至出现主井提升机绞车电机反转现象，人员站横梁上放箕斗内积煤时作业危险等，非常不利于安全，在自动运行模式编程中，增加了各类闭锁点，任何一步出现问题，将无法进入下一步操作，进而避免人为误操作产生的各类问题和生产影响，此为安全效益。
本发明的具体实施例不构成对本发明的限制，凡是采用本发明的相似结构及变化，均在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种主井煤流系统全程自动化系统，包括给煤机（1），皮带输送机（2），分煤器（3），第一箕斗（4），第二箕斗（5），主井提升机（6）和定量斗，给煤机（1）出料口处设置有皮带输送机（2），皮带输送机（2）末端下方设置有分煤器（3），分煤器（3）下方设置有定量斗，第一箕斗（4）和第二箕斗（5）均通过钢丝绳与主井提升机（6）相连接，其特征在于：还包括控制系统，卸载系统和装载系统，所述控制系统包括辅控PLC（7），以及分别与辅控PLC（7）连接的上位机（8）和液晶显示器（9）；所述装载系统包括装载PLC（10），以及分别与装载PLC（10）连接的第一箕斗装载到位传感器（12）、第二箕斗装载到位传感器（13）、分煤器左到位传感器（14）和分煤器右到位传感器（15）；所述卸载系统包括PLC扩展模块（16），以及分别与PLC扩展模块（16）连接的第一箕斗卸载到位传感器（18）和第二箕斗卸载到位传感器（19）；所述PLC扩展模块（16）和装载PLC（10）均与辅控PLC（7）连接，辅控PLC（7）接收来自装载PLC（10）、PLC扩展模块（16）传递过来的数据，根据接收到的数据进行逻辑分析和判断。
2.如权利要求1所述的一种主井煤流系统全程自动化系统，其特征在于：所述的定量斗的卸料口处设置有扇形闸门（11），扇形闸门（11）上端设置有定量斗闸门开到位传感器（20），扇形闸门（11）下端设置有定量斗闸门关到位传感器（21），定量斗闸门开到位传感器（20）和定量斗闸门关到位传感器（21）均与装载PLC（10）连接，用于检测扇形闸门（11）运行的位置，并触发信号。
3.如权利要求2所述的一种主井煤流系统全程自动化系统，其特征在于：所述的定量斗的个数为两个，分别是第一定量斗（22）和第二定量斗（23），位于分煤器（3）下方成对称结构，第一定量斗（22）和第二定量斗（23）下部分别安装有称重传感器A（24）和称重传感器B（25），称重传感器A（24）和称重传感器B（25）均与装载PLC（10）连接，根据定量斗内容炭量多少发出4-20mA电流信号。
4.如权利要求3所述的一种主井煤流系统全程自动化系统，其特征在于：所述的装载PLC（10）还连接有继电器控制箱（31），给煤机（1）、皮带输送机（2）、分煤器（3）、第一定量斗（22）和第二定量斗（23）均与继电器控制箱（31）相连。
5.如权利要求1所述的一种主井煤流系统全程自动化系统，其特征在于：所述的第一箕斗装载到位传感器（12）和第二箕斗装载到位传感器（13）均安装在装载硐室井筒下部，用于检测第一箕斗（4）或第二箕斗（5）运行的位置，并触发信号，所述第一箕斗卸载到位传感器（18）和第二箕斗卸载到位传感器（19）均安装在装载硐室井筒上部，用于检测第一箕斗（4）或第二箕斗（5）运行的位置，并触发信号。
6.如权利要求1所述的一种主井煤流系统全程自动化系统，其特征在于：所述的辅控PLC（7）还连接有ABB中压变频系统（27），ABB中压变频系统（27）的输出与主井提升机（6）的交流变频电机连接，辅控PLC（7）通过对主井提升机（6）中受控元件的控制完成主井提升机（6）的启动和停止，主井提升机（6）的加速、减速、爬行和停车的运行过程由ABB中压变频系统（27）自行控制。
7.如权利要求1所述的一种主井煤流系统全程自动化系统，其特征在于：所述的给煤机（1）上方设置有煤仓（26），煤仓（26）内设置有煤仓煤位传感器（17），煤仓煤位传感器（17）与PLC扩展模块（16）连接，用于测定煤仓（26）的煤位高度。
8.如权利要求1所述的一种主井煤流系统全程自动化系统，其特征在于：所述的PLC扩展模块（16）还连接有卸载显示器（28），装载PLC（10）还连接有装载显示器（29）。
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