CN111301989B - 带式输送线多采面作业调度系统及调度方法 - Google Patents

Abstract

一种带式输送线多采面作业调度系统，包括带式输送智能监控平台、环网交互主控装置、输送控制器、给料机和皮带机，给料机上配装给料开度控制装置和料位传感器，皮带机上配装高低压配电柜、皮带保护系统、驱动装置控制器、重量传感器、速度传感器和皮带秤计算器，高低压配电柜、皮带保护系统、驱动装置控制器、皮带秤计算器、料位传感器和开度控制装置分别与输送控制器通信连接，输送控制器与环网交互控制装置通信连接，环网交互控制装置与带式输送智能监控平台通信连接。本发明还提供一种带式输送线多采面作业调度方法，采用本发明可实现皮带机的均衡生产，并做到每个运输线路的皮带机及时协调，整体提高开采效率。

Description

带式输送线多采面作业调度系统及调度方法

技术领域：

本发明涉及皮带输送机群控制技术领域，特别涉及一种带式输送线多采面作业调度系统及调度方法。

背景技术：

矿用采煤输送作业中，由于每天输送线的采煤情况比较随机，综采设备或给料机出现故障时，容易造成皮带机的空载现象，现有技术中，皮带机空载时，需要人工控制该皮带机所在输送线路的所有皮带机停止作业，如此，会造成运输资源的浪费，且会造成生产量的降低。

发明内容：

有鉴于此，有必要提供一种带式输送线多采面作业调度系统。

还有必要提供一种带式输送线多采面作业调度方法。

一种带式输送线多采面作业调度系统，包括带式输送智能监控平台、环网交互主控装置、若干输送机控制器、若干给料机和若干皮带机，每个给料机上配装给料机开度控制装置和料位传感器，每个皮带机上配装高低压配电柜、皮带保护系统、驱动装置控制器、重量传感器、速度传感器和皮带秤计算器，每个皮带机的高低压配电柜、皮带保护系统、驱动装置控制器和皮带秤计算器与相应的输送机控制器通讯或接线连接，每个料仓上的料位传感器和给料机的开度控制装置分别与输送机控制器接线连接，输送机控制器与环网交互控制装置通信连接，环网交互控制装置与带式输送智能监控平台通信连接；若干皮带机组成若干运输线和大巷运输线。

优选的，带式输送智能监控平台包括数据服务器和操作显示装置，操作显示装置通过Rockwell Studio5000控制软件，进行参数设置和皮带机运行控制指令的输入，同时显示输送系统的运行数据、运行状态、故障报警信息，并对运行数据和故障报警信息进行记录。

优选的，环网交互主控装置包括核心交换机、PLC主控制器、PLC副控制器、环网主交换机和若干环网交换机，若干环网交换机和环网主交换机环网连接，环网主交换机与核心交换机通信连接，核心交换机与PLC主控制器和PLC副控制器通信连接。

优选的，输送机控制器包括PLC背板、背板电源模块、CPU模块、以太网通讯模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、开关量输入模块、开关量输出模块和空槽盖板；CPU模块、以太网通讯模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、开关量输入模块、开关量输出模块和空槽盖板分别配装在输送系统控制器的柜体内的背板插槽内，以太网通讯模块与光电交换机以RJ45以太网通讯端口用网线连接，模拟量输入模块与电动机有功功率变送器、料位传感器、皮带机速度变送器、皮带机的皮带秤计算器转载机有功功率变送器以硬接线连接，模拟量输出模块用于输出皮带机速度设定信号给皮带机驱动系统控制装置，开关量输入模块用于接收皮带机运行正常信号、皮带机急停信号、给料机正常信号、给料机运行状态、装载机运行状态，开关量输出模块用于输出皮带机启停控制信号、皮带机急停信号、给料机启停控制信号、转载机启停控制器信号、转载机急停信号。

优选的，输送机控制器以太网通讯模块通过TCP/IP协议与光电交换机实时通讯，协议转换模块用于将ModbusRTU、MobusTCP、ProfieBus-DP协议转成TCP/IP协议。

优选的，协议转换模块包括第一协议转换模块、第二协议转换模块和第三协议转换模块，第一协议转换模块、第二协议转换模块和第三协议转换模块分别与光电交换机通讯连接，第一协议转换模块通过ModbusRTU协议与皮带保护系统通讯连接，第二协议转换模块通过MobusTCP协议与高低压配电系统通讯连接，第三协议转换模块通过ProfieBus-DP协议与皮带机驱动系统控制装置通讯连接。

一种带式输送线多采面作业调度方法，包括以下步骤：

带式输送智能监控平台配装控制软件，通过控制软件进行皮带机参数输入，输入皮带机的长度、额定速度、额定运量、驱动设备的数量、安装功率、启动时间设定、皮带机编号、给料点位置、给料设备编号；

分析输送线数量大于1时，大巷输送量设定值、各输送线生产任务量、额定输送能力、运行状态读入；有输送线末端给料源设备停运时，在不超出其他输送线额定生产能力的前提下，将料源停运输送线的生产能力分配给其他输送线生产任务预设值；停运输送线后续输送长度为最短时，输出预设值给其他输送线，停运输送线后续输送长度不是最短时，该线料尾到达该输送线短的料源位置时，输出预设值给比之短的输送线。

优选的，采面采煤机、刮板机停机、设备工作状态和破碎机出料情况作为给定运量转移条件之一。

优选的，当皮带机短顺槽所在采面设备已明确停机且转载机输出料量降低，经延时后即可将该皮带机顺槽给定运量转移；当长顺槽所在采面设备已明确停机、转载机输出料量降低，且料位到达查询终止点即可将该皮带机顺槽给定运量转移；各皮带机顺槽的给定运量之和不大于主运系统允许的最大运量，且接受转移运量的皮带机顺槽最新运量设定值不大于额定运量。

优选的，环网交互主控装置实时读取各皮带机控制器的运行状态、实时总量、料头和料尾的统计数据、启动系数、料头达到时间的计算、料尾到达的时间计算、功率比计算并压栈、统计启动时间、设定段料量等数据；

采用皮带机控制器采集料仓的料位传感器、皮带机的重量传感器、速度传感器和皮带秤计算器进行给料机和皮带机运行参数计算并存储的方法为：进行皮带机安装与给定参数的输入，判断皮带机的带速，带速大于带速基准值时，启动采样计时器、获取皮带机速度、功率和各给料点料量采样值，并压栈，进行皮带机长度计算、各给料点料量统计，并求和，料头位置计算，料尾位置计算，料头到达时间计算，查询段料量求和，料量与功率比计算，平均料量计算、启动系数计算并压栈，并给驱动系统发出启停控制命令和急停信号。

优选的，各皮带机安装参数录入界面选择按钮，点击该按钮显示参数设定页面菜单，用鼠标点击相应的选项可切换到相应的皮带机或系统的参数设定界面，各设定值由调度员根据生产计划、采面采掘能力、皮带机输送能力综合考虑进行设定；设定原则：某条输送线的运量设定值不能大于该输送线中运能最小的皮带机过载限值，所有输送线运能之和不能大于大巷皮带机的过载限值。

优选的，输送线所有输送机控制器选择为远控模式，启动某输送线，同时主控器根据该输送线各条皮带机的带载情况和运行状态自动判别各条皮带机的启动次序，并依次给各输送机控制器发出启动命令；停止某输送线时，输送线运行命令置零，主控器顺料流次序依次给各输送机控制器发出停车命令；各输送机控制器对故障信号进行锁存，当故障消除后，通过复位功能，对故障进行清零。

采用本发明可实现皮带机的均衡生产，并做到每个运输线路的皮带机及时协调，整体提高开采效率。

附图说明：

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为带式输送线多采面作业调度系统的结构示意图。

图2为给料机、皮带机与输送机控制器连接结构示意图。

图3输送机控制器功能模块结构示意图。

图4为若干皮带机组成运输线和大巷运输线结构示意图。

图5为带式输送线多采面作业调度方法的参数输入流程图。

图6为带式输送线多采面作业调度方法的均衡控制流程示意图。

图中：带式输送智能监控平台10、环网交互主控装置20、输送机控制器30、电源模块31、CPU模块32、以太网通讯模块33、模拟量输入模块34、模拟量输出模块35、开关量输入模块36、开关量输出模块37、显示屏38、协议转换模块39、以太网交换机310、给料机40、给料开度控制装置41、料位传感器42、皮带机50、高低压配电柜51、皮带保护系统52、驱动装置控制器53、重量传感器54、速度传感器55、皮带秤计算器56、运输线60、大巷运输线61。

具体实施方式：

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

本发明提供了以下具体的实施例。

请同时参阅图1、图2、图3及图4，带式输送线多采面作业调度系统包括带式输送智能监控平台10、环网交互主控装置20、若干输送机控制器30、若干给料机40和若干皮带机50，每个给料机40上配装给料机开度控制装置41和料仓料位传感器42，每个皮带机50上配装高低压配电柜51、皮带保护系统52、驱动装置控制器53、重量传感器54、速度传感器55和皮带秤计算器56，每个皮带机50的高低压配电柜51、皮带保护系统52、驱动装置控制器53和输送机控制器30通信连接，皮带秤计算器56与相应的输送机控制器30接线连接，每个给料机40上的开度控制装置41和料位传感器42分别与输送机控制器30接线连接，输送机控制器30与环网交互控制装置20通信连接，环网交互控制装置20与带式输送智能监控平台10通信连接；若干皮带机50组成若干运输线60和大巷运输线61。

带式输送智能监控平台10包括数据服务器和操作显示装置，操作显示装置通过Rockwell Studio5000控制软件，进行参数设置和皮带机运行控制指令的输入，同时显示输送系统的运行数据、运行状态、故障报警信息，并对运行数据和故障报警信息进行记录。

环网交互主控装置20包括核心交换机、PLC主控制器、PLC副控制器、环网主交换机和若干环网交换机，若干环网交换机和环网主交换机环网连接，环网主交换机与核心交换机通信连接，核心交换机与PLC主控制器和PLC副控制器通信连接。

输送机控制器30包括电源模块31、CPU模块32、以太网通讯模块33、模拟量输入模块34、模拟量输出模块35、开关量输入模块36、开关量输出模块37、显示屏38、协议转换模块39和以太网交换机310，以太网通讯模块33、模拟量输入模块34、模拟量输出模块35、开关量输入模块36、开关量输出模块37分别与CPU模块32通讯连接，电源模块31与CPU模块32的电压输入端连接，电源模块31用于向CPU模块32的运行供电，以太网交换机310与以太网通讯模块33通讯连接，显示屏38和协议转换模块39分别与以太网交换机310通讯连接；皮带机50的重量传感器54和速度传感器55与皮带秤计算器56接线连接，皮带秤计算器56与模拟量输入模块34接线连接，料仓40的料位传感器42与输送机控制器30的模拟量输入模块34接线连接，高低压配电柜51、皮带保护系统52、驱动装置控制器53与输送机控制器30的协议转换模块通讯连接，给料机40的开度控制装置41分别与输送机控制器30的开关量输入模块36、开关量输出模块37和模拟量输出模块35接线连接。

以太网通讯模块33通过TCP/IP协议与以太网交换机310实时通讯，显示屏38与以太网交换机310通过TCP/IP协议实时通讯，协议转换模块39用于将其它协议转成TCP/IP协议。

协议转换模块39包括第一协议转换模块、第二协议转换模块和第三协议转换模块，第一协议转换模块、第二协议转换模块和第三协议转换模块分别与以太网交换机310通讯连接，第一协议转换模块通过ModbusRTU协议与皮带保护系统52通讯连接，第二协议转换模块通过ModbusTCP协议与高低压配电柜51通讯连接，第三协议转换模块通过ProfiBus-DP协议与带式皮带机50的驱动装置控制器53通讯连接。

请同时参阅图5及图6，带式输送线多采面作业调度方法，包括以下步骤：

带式输送智能监控平台配装控制软件，通过控制软件进行皮带机参数输入，输入皮带机的长度、额定速度、额定运量、驱动设备的数量、安装功率、启动时间设定、皮带机编号、给料点位置、给料设备编号；

分析输送线数量大于1时，大巷输送量设定值、各输送线生产任务量、额定输送能力、运行状态读入；有输送线末端给料源设备停运时，在不超出其他输送线额定生产能力的前提下，将料源停运输送线的生产能力分配给其他输送线生产任务预设值；停运输送线后续输送长度为最短时，输出预设值给其他输送线，停运输送线后续输送长度不是最短时，该线料尾到达该输送线短的料源位置时，输出预设值给比之短的输送线。

采面采煤机、刮板机停机、设备工作状态和破碎机出料情况作为给定运量转移条件之一。

当皮带机短顺槽所在采面设备已明确停机且转载机输出料量降低，经延时后即可将该皮带机顺槽给定运量转移；当长顺槽所在采面设备已明确停机、转载机输出料量降低，且料位到达查询终止点即可将该皮带机顺槽给定运量转移；各皮带机顺槽的给定运量之和不大于主运系统允许的最大运量，且接受转移运量的皮带机顺槽最新运量设定值不大于额定运量。

环网交互主控装置实时读取各皮带机控制器的运行状态、实时总量、料头和料尾的统计数据、启动系数、料头达到时间的计算、料尾到达的时间计算、功率比计算并压栈、统计启动时间、设定段料量等数据；

采用输送机控制器采集料仓的料位传感器、皮带机的重量传感器、速度传感器和皮带秤计算器进行给料机和皮带机运行参数并存储的方法为：进行皮带机安装与给定参数的输入，判断皮带机的带速，带速大于带速基准值时，启动采样计时器、获取皮带机速度、功率和各给料点料量采样值，并压栈，进行皮带机长度计算、各给料点料量统计，并求和，料头位置计算，料尾位置计算，料头到达时间计算，查询段料量求和，料量与功率比计算，平均料量计算、启动系数计算并压栈。

各皮带机安装参数录入界面选择按钮，点击该按钮显示参数设定页面菜单，用鼠标点击相应的选项可切换到相应的皮带机或系统的参数设定界面，各设定值由调度员根据生产计划、采面采掘能力、皮带机输送能力综合考虑进行设定；设定原则：某条输送线的运量设定值不能大于该输送线中运能最小的皮带机过载限值，所有输送线运能之和不能大于大巷皮带机的过载限值。

输送线所有输送机控制器选择为远控模式，启动某输送线，同时主控器根据该输送线各条皮带机的带载情况和运行状态自动判别各条皮带机的启动次序，并依次给各输送机控制器发出启动命令；停止某输送线时，输送线运行命令置零，主控器顺料流次序依次给各输送机控制器发出停车命令；各输送机控制器对故障信号进行锁存，当故障消除后，通过复位功能，对故障进行清零。

本发明具有智能调度功能，如果某采面设备停运，为了保证整个系统的产量总和不降低，在保证其他皮带机不过载的前提下，环网交互主控装置自动把停运面的产量作为增量分配给其他采面。采用本发明可实现皮带机的均衡生产，并做到每个运输线路的皮带机及时协调，整体提高开采效率。

Claims (10)

1.一种带式输送线多采面作业调度系统，其特征在于：带式输送线多采面作业调度系统包括带式输送智能监控平台、环网交互主控装置、若干输送控制器、若干给料机和若干皮带机，每个给料机上配装给料开度控制装置和料位传感器，每个皮带机上配装高低压配电柜、皮带保护系统、驱动装置控制器、重量传感器、速度传感器和皮带秤计算器，每个皮带机的高低压配电柜、皮带保护系统、驱动装置控制器和皮带秤计算器与相应的输送控制器通信连接，每个给料机上的料位传感器和开度控制装置分别与输送控制器通信连接，输送控制器与环网交互控制装置通信连接，环网交互控制装置与带式输送智能监控平台通信连接；若干皮带机组成若干运输线和大巷运输线；

采用带式输送线多采面作业调度系统进行带式输送线多采面作业调度方法包括以下步骤：

带式输送智能监控平台配装控制软件，通过控制软件进行皮带机参数输入，输入皮带机的长度、额定速度、额定运量、驱动设备的数量、安装功率、启动时间设定、皮带机编号、给料点位置、给料设备编号；

分析输送线数量大于1时，大巷输送量设定值、各输送线生产任务量、额定输送能力、运行状态读入；有输送线末端给料源设备停运时，在不超出其他输送线额定生产能力的前提下，将料源停运输送线的生产能力分配给其他输送线生产任务预设值；停运输送线后续输送长度为最短时，输出预设值直接赋给其他输送线，停运输送线后续输送长度不是最短时，输出预设值赋给比之短的输送线。

2.如权利要求1所述的带式输送线多采面作业调度系统，其特征在于：带式输送智能监控平台包括数据服务器和操作显示装置，操作显示装置通过Rockwell Studio5000控制软件，进行参数设置和皮带机运行控制指令的输入。

3.如权利要求2所述的带式输送线多采面作业调度系统，其特征在于：环网交互主控装置包括核心交换机、PLC主控制器、PLC副控制器、环网主交换机和若干环网交换机，若干环网交换机和环网主交换机环网连接，环网主交换机与核心交换机通信连接，核心交换机与PLC主控制器和PLC副控制器通信连接。

4.如权利要求3所述的带式输送线多采面作业调度系统，其特征在于：输送控制器包括I/O接口、电源模块、CPU模块、以太网通讯模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、开关量输入模块、开关量输出模块、显示屏、协议转换模块和以太网交换机，I/O接口与CPU模块通信连接，以太网通讯模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、开关量输入模块、开关量输出模块分别与CPU模块通讯连接，电源模块与CPU模块的电压输入端连接，电源模块用于向CPU模块的运行供电，以太网交换机与以太网通讯模块通讯连接，显示屏和协议转换模块分别与以太网交换机通讯连接；皮带机的重量传感器和速度传感器与皮带秤计算器通信连接，皮带秤计算器与模拟量输入模块通信连接，给料机的料位传感器与输送控制器的模拟量输入模块通信连接，高低压配电柜、皮带保护系统、驱动装置控制器和给料机的开度控制装置分别与输送控制器的开关量输入模块和开关量输出模块通信连接。

5.如权利要求4所述的带式输送线多采面作业调度系统，其特征在于：PLC以太网通讯模块通过TCP/IP协议与以太网交换机实时通讯。

6.如权利要求5所述的带式输送线多采面作业调度系统，其特征在于：协议转换模块包括第一协议转换模块、第二协议转换模块和第三协议转换模块，第一协议转换模块、第二协议转换模块和第三协议转换模块分别与以太网交换机通讯连接，第一协议转换模块通过ModbusRTU协议与皮带保护系统通讯连接，第二协议转换模块通过Modbus TCP协议与高低压配电柜通讯连接，第三协议转换模块通过ProfiBus-DP Master协议与带式皮带机的驱动装置控制器通讯连接。

7.一种采用权利要求1至6任一项所述的带式输送线多采面作业调度系统的带式输送线多采面作业调度方法，其特征在于：带式输送线多采面作业调度方法包括以下步骤：

带式输送智能监控平台配装控制软件，通过控制软件进行皮带机参数输入，输入皮带机的长度、额定速度、额定运量、驱动设备的数量、安装功率、启动时间设定、皮带机编号、给料点位置、给料设备编号；

分析输送线数量大于1时，大巷输送量设定值、各输送线生产任务量、额定输送能力、运行状态读入；有输送线末端给料源设备停运时，在不超出其他输送线额定生产能力的前提下，将料源停运输送线的生产能力分配给其他输送线生产任务预设值；停运输送线后续输送长度为最短时，输出预设值直接赋给其他输送线，停运输送线后续输送长度不是最短时，输出预设值赋给比之短的输送线。

8.如权利要求7所述的采用权利要求1至6任一项所述的带式输送线多采面作业调度系统的带式输送线多采面作业调度方法，其特征在于：当皮带机短顺槽所在采面设备已明确停机且转载机输出料量降低，经延时后即可将该皮带机顺槽给定运量转移；当长顺槽所在采面设备已明确停机、转载机输出料量降低，且料位到达查询终止点即可将该皮带机顺槽给定运量转移；各皮带机顺槽的给定运量之和不大于主运系统允许的最大运量，且接受转移运量的皮带机顺槽最新运量设定值不大于额定运量。

9.如权利要求7所述的采用权利要求1至6任一项所述的带式输送线多采面作业调度系统的带式输送线多采面作业调度方法，其特征在于：环网交互主控装置控制实时计算皮带机的实时总量、料头和料尾的统计、启动系数的计算并压栈，料头达到时间的计算、料尾到达的时间计算、功率比计算并压栈、统计启动时间、设定段煤量计算；

采用输送控制器控制给料机的料位传感器、皮带机的重量传感器、速度传感器和皮带秤计算器进行给料机和皮带机运行参数采集并存储的方法为：进行皮带机安装与给定参数的输入，判断皮带机的带速，带速大于带速基准值时，启动采样计时器、获取皮带机速度、功率和各给料点料量采样值，并压栈，进行皮带机长度计算、各给料点料量统计，并求和，料头位置计算，料尾位置计算，料头到达时间计算，查询段料量求和，料量与功率比计算，平均料量计算、启动系数计算并压栈、并给驱动系统发出启停控制命令和急停信号。

10.如权利要求7所述的采用权利要求1至6任一项所述的带式输送线多采面作业调度系统的带式输送线多采面作业调度方法，其特征在于：各皮带机安装参数录入界面选择按钮，点击该按钮显示参数设定页面菜单，用鼠标点击相应的选项可切换到相应的皮带机或系统的参数设定界面，各设定值由调度员根据生产计划、采面采掘能力、皮带机输送能力综合考虑进行设定；设定原则：某条输送线的运量设定值不能大于该输送线中运能最小的皮带机过载限值，所有输送线运能之和不能大于大巷皮带机的过载限值；输送线所有输送控制器选择为远控模式，启动某输送线，同时主控器根据该输送线各条皮带机的带载情况和运行状态自动判别各条皮带机的启动次序，并依次给各输送控制器发出启动命令；停止某输送线时，输送线运行命令置零，主控器顺料流次序依次给各输送控制器发出停车命令；各输送控制器对故障信号进行锁存，当故障消除后，通过复位功能，对故障进行清零。

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