一种煤矿管带机的集控装置系统的制作方法

本实用新型涉及煤矿物料运输装置技术领域，具体涉及一种煤矿管带机的连续集中控制装置技术领域，特别涉及一种煤矿管带机的集控装置系统。

背景技术：

煤矿管带机（又称煤矿管状带式输送机），是一种在煤矿等矿石开发应用领域比较常见的物料运送装置，其主要通过将物料包裹在封闭式的圆管形胶带内，再结合传输驱动机构，带动包裹物料的胶带传送到指定位置下料，从而完成物料的运输。

在实际工业使用中，煤矿管带机用于运输物料时，输送距离通常较远，在实际使用中输送距离通常达到数千米。为此，实际中采用多个电机对煤矿管带机进行驱动，分别布置在煤矿管带机的头部和尾部位置。现有技术中，为确保并实现煤矿管带机中多个驱动电机运行的相互协同，通常需要配套设置一套煤矿管带机集控装置系统，用于对煤矿管带机中多个驱动电机运行状态的监控和调整。但纵观现有煤矿管带机集控装置系统而言，存在控制操作复杂，监控可视化低，监控指标少等缺陷，难以实现对煤矿管带运输状态的实时、全面和智能化监控显示，也难以满足现有煤矿等散料运输产业要求。

技术实现要素：

本实用新型的发明目的在于：针对现有煤矿管带机集控装置系统存在控制操作复杂，监控方式单一、监控指标不全等缺陷，提供一种操作智能化高、监控全面、监控方式灵活多样的集控装置系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种煤矿管带机的集控装置系统，包括中央控制单元、现场控制单元和远程I/O通讯单元3大部分。所述远程I/O通讯单元，包括远程I/O通讯装置；所述远程I/O通讯装置与煤矿管带机驱动控制设备连接，并且所述I/O通讯装置具有信号双向传输功能，用于将采集到的现场运行信号传输至现场控制单元，以及将现场控制单元发出的控制信号传输至驱动控制设备；

所述现场控制单元，包括PLC控制主机；所述PLC控制主机与所述远程I/O通讯单元之间通过Profibus_DP通讯方式连接，用于接收所述现场运行信号，并根据所述现场运行信号发送所述控制信号，从而控制所述煤矿管带机驱动控制设备的运行；

所述中央控制单元，包括上位主控机；所述上位主控机与所述现场控制单元中的PLC控制主机之间通过以太网方式相联，用于监控所述PLC控制主机的运行。

依据上述技术方案，本实用新型提供一种煤矿管带机的集控装置系统，该装置系统主要由中央控制单元、现场控制单元和远程I/O通讯单元3大部分组成，所述中央控制单元包括至少一台上位主控机，所述现场控制单元包括至少一台PLC控制主机，所述远程I/O通讯单元包括至少一台远程I/O通讯装置；所述远程I/O通讯装置的一端与煤矿管带机驱动控制设备连接，另一端与所述PLC控制主机连接，所述PLC控制主机再进一步与所述中央控制单元中的上位主控机连接。

所述远程I/O通讯单元中的远程I/O通讯装置兼具信号采集输入和输出功能，通过与所述煤矿管带机驱动控制设备的连接，实时采集不同位点、起到不同驱动控制功能的煤矿管带机驱动控制设备的现场运行信号，再将其采集的现场运行信号传送至所述现场控制单元中的PLC控制主机，操作人员可直接选择在现场控制单元处通过对所述PLC控制主机的操作，分别或同时控制设置为不同位点、具备不同控制功能的驱动控制设备的运行，从而控制煤矿管带机的运行工作状态。此外，所述现场控制单元处的PLC控制主机，再进一步将相关信号传送给所述中央控制单元中的上位主控机，以供实现在更远程的中央控制单元对整个煤矿管带机的远程操作控制。

总体而言，依据本实用新型所述集控装置系统，可实现对煤矿管带机运行的多位点、多方式、多维度及精细化的灵活化集中控制，工业实用价值高。

其中，所述煤矿管带机驱动控制设备，包括设置在所述煤矿管带机机头位置的至少一台驱动电机和设置在所述煤矿管带机机尾位置的至少一台驱动电机；所述远程I/O通讯单元与每一台所述驱动电机的变频器和/或启动开关连接。

进一步，所述煤矿管带机驱动控制设备，还包括所述驱动电机的辅助控制设备；

所述辅助控制设备，包括至少一台电机风机控制器、至少一台减速控制器、至少一台照明控制器、至少一台液压控制器、至少一台除铁控制器和/或至少一台盘式制动控制器。

进一步，所述煤矿管带机驱动控制设备，还包括煤矿管带机的综保控制器。

进一步优选地，所述远程I/O通讯装置包括一号I/O通讯柜和二号I/O通讯柜；

所述一号I/O通讯柜与设置在煤矿管带机机尾的驱动控制设备相连，用于采集输入煤矿管带机机尾驱动控制设备的现场运行信号，并输出能够控制煤矿管带机机尾驱动控制设备运行的控制信号；

所述二号I/O通讯柜与设置在煤矿管带机机头的驱动控制设备相连，用于采集输入煤矿管带机机头驱动控制设备的现场运行信号，并输出能够控制煤矿管带机机头驱动控制设备运行的控制信号。

依据上述优选方案，优选根据所述煤矿管带机驱动控制设备的分布特点，将所述I/O通讯装置拆分为用于对设置在煤矿管带机机头的驱动控制设备进行现场运行信号采集和输出控制信号的一号I/O通讯柜，及用于对设置在煤矿管带机机尾的驱动控制设备进行现场运行信号采集和输出控制信号的2号I/O控制从柜。具体通过上述1号通讯柜和2号通讯柜将采集的运行信号集中传输到现场控制单元的PLC控制主机，所述PLC控制主机再进一步传输给中央控制单元中的上位主控机，操作人员可具体依据实际操作需求选择直接通过现场控制单元中的PLC控制主机或中央控制单元中的上位主控机对设置在不同位置的驱动控制设备运行状态进行选择性或协调性操作控制，进一步精化对煤矿管带机运行控制的同时，实现对煤矿管带机的多位点、多方式的灵活化集中控制。

进一步，所述PLC控制主机按照冗余配置构成。优选地，所述PLC控制主机，主要由PLC可编程序控制处理器、I/O接口模件和电源组件等硬件按照冗余配置构成。优选采用上述硬件热冗余装配而成的PLC控制主机并配置相应的冗余管理软件，可使处理器工作更稳定高效可靠。

进一步，所述上位主控机，包括至少1台工程师控制主机和至少1台操作员控制主机。其中，所述工程师控制主机仅供工程师账号登录操作使用，一般操作人员账号无权登录操作使用；所述操作员控制主机可供一般操作人员账号和/或工程师账号登录操作使用。由此，通过将所述上位主控机内部操作程序权限进行针对性区分，更利于对整个操作程序的严格管控。

进一步，所述中央控制单元，还包括与所述上位主控机配套设置的独立显示设备。所述独立显示设备优选用液晶显示大屏，更便于观察显示设备运行情况。

进一步，所述现场控制单元，还包括与所述PLC控制主机配套设置的触摸显示屏；所述触摸显示屏具备输入显示功能，并与所述PLC控制主机之间通过MPI连接，用于人机交互操作显示。

依据上述优选方案，通过在所述现场控制单元增设与所述PLC控制主机配套设置的触摸显示屏，一方面便于显示观测所述PLC控制主机对现场设备的监控运行状态；另一方面还进一步简化方便了操作人员在现场单元处的控制操作。

进一步，所述集控装置系统，还包括故障报警设备，所述故障报警设备分别与所述PLC控制主机和/或上位主控机连接；所述故障报警设备能够在所述PLC控制主机和/或上位主控机下报警。

依据上述优选方案，通过增设分别与所述PLC控制主机和/或所述上位主控机连接的故障报警装置，再进一步结合所PLC控制主机和上位主控机对故障检测功能，可实现对煤矿管带机运行故障的智能化及时监控报警功能。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、相对于现有煤矿管带机集控装置存在控制方式单一、控制维度不全面等缺陷，本实用新型所述集控装置系统，通过将集控装置系统设计为分层式的中央控制单元、现场控制单元和远程I/O通讯单元，并结合所述远程I/O通讯单元中的远程I/O通讯装置与设置在不同位点、具备不同控制功能的煤矿管带机驱动控制设备的连接，可供操作人员根据不同操作控制需求，选择在中央控制单元和/或现场控制单元，对所述煤矿管带机驱动控制设备进行多维度、多位点、多方式的灵活化、精准化和全面化选择控制。

2、并且基于对各驱动控制设备的协同控制，确保各驱动控制设备的协同配合运行。更满足在现有不同应用环境下对煤矿管带机的多样化灵活化使用需求，工业应用价值高。

3、进一步结合对各控制单元中输入显示设备的优化设置，简化方便操作人员操作使用的同时，使整个集控装置系统的可视化监控程度得到进一步提高。

附图说明

图1是本实用新型所述一种煤矿管带机的集控装置系统的结构示意图。

图2为本实用新型所述一种煤矿管带机的集控装置系统的网络拓扑示意图。

图中标记：4A-一号上位主控机，4B-二号上位主控机，P1-一号以太网交换机，P2-二号以太网交换机，1-PLC控制主机，1#-备用PLC控制主机，1A-触摸显示屏，2-二号I/O通讯柜，3-一号I/O通讯柜，K1-机尾路由器，K2-机头路由器，Q1-机尾光电转换器，Q2-机头光电转换器；H1-机尾一号驱动电机，H2-机尾二号驱动电机，L1-机尾其他驱动控制设备；M1-机头一号驱动电机，M2-机头二号驱动电机，L2-机头其他驱动控制设备。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图1所示，本实用新型提供一种煤矿管带机的集控装置系统，该装置系统主要由中央控制单元、现场控制单元和远程I/O通讯单元3大部分组成。其中，所述中央控制单元包括至少一台上位主控机，所述现场控制单元包括至少一台PLC控制主机，所述远程I/O通讯单元包括至少一台远程I/O通讯装置；所述远程I/O通讯装置的一端与煤矿管带机驱动控制设备之间通过Profibus_DP通讯方式连接（以下简称，DP连接），另一端与所述PLC控制主机之间DP连接，所述PLC控制主机再进一步与所述中央控制单元中的上位主控机通过以太网方式连接。

优选地，所述煤矿管带机驱动控制设备包括设置在所述煤矿管带机机头位置的至少一台驱动电机和设置在所述煤矿管带机机尾位置的至少一台驱动电机；在本实施例中，所述煤矿管带机驱动控制设备，包括设置在机尾附近的机尾一号驱动电机H1、机尾二号驱动电机H2，以及设置在机头附近的机头一号驱动电机M1、机头二号驱动电机M2。优选地，所述煤矿管带驱动控制设备还包括设置在机尾附近的机尾其他驱动控制设备L1，所述机尾其他驱动控制设备L1包括驱动电机的辅助控制设备和煤矿管带机的综保控制器。所述辅助控制设备，包括至少一台电机风机控制器、至少一台减速控制器、至少一台照明控制器、至少一台液压控制器、至少一台除铁控制器和/或至少一台盘式制动控制器；具体地，所所述辅助控制设备包括4台电机风机控制器、3台减速控制器、2台照明控制器、3台液压控制器、2台除铁控制器和2台盘式制动控制器。所述综保控制器包括驱动电机的综保控制器和煤矿管带的综保控制器。

所述中央控制单元包括两台上位主控机，上述两台上述主控机相互之间以以太网方式连接，再分别与现场控制单元中的PLC控制主机连接，用于对整个集控装置系统的相互协同控制；更优选地，将上述两台上位主控机的操作权限进行区分限定设置为：仅供工程师级别账号登录操作的一号上位主控机4A，及可同时供工程师级别账号和操作人员账号登录操作使用的二号主控机4B。

所述远程I/O通讯装置包括设置在机尾的一号I/O通讯柜3和设置在机头的二号I/O通讯柜2；所述一号I/O通讯柜3与设置在煤矿管带机机尾的驱动控制设备相连；所述二号I/O通讯柜2与设置在煤矿管带机机头的驱动控制设备相连。所述PLC控制主机，包括正常使用的PLC控制主机1和以供备用的PLC控制主机1#；所述PLC控制主机1与备用PLC控制主机1#之间通过光纤电路连通；

进一步优选地，所述PLC控制主机1及其备用机1#设置在机尾附近，设置在机头的二号通讯柜3通过机头光电转换器Q2和机尾光电转换器Q1及两者间光纤电缆与设置在机尾的一号通信从柜2连接后，再由一号通信从柜2与PLC控制主机1及其备用机1#之间DP连接，从而进一步结合光纤电缆连接和DP连接的优势，提高传送信息信号强度和高还原度。

再优选地，所述现场控制单元，还包括与PLC控制主机1及其备用机1#配套设置的触摸显示屏1A；所述触摸显示屏1A具备输入显示功能，并与PLC控制主机1及其备用机1#之间通过MPI连接，用于人机交互操作显示。

更优选地，所述PLC控制主机1及其备用机1#按照冗余配置构成。优选地，PLC控制主机1及其备用机1#，主要由PLC可编程序控制处理器、I/O接口模件和电源组件等硬件按照冗余配置构成的PLC控制柜。优选采用上述硬件热冗余装配而成的PLC控制柜并配置相应的冗余管理软件，可使处理器工作更稳定可靠。相应地，设置在机尾的一号通讯柜，进一步拆分为包括三号通讯柜（ET200）和四号通讯柜（Y_Link）；所述三号通讯从站（ET200）机架主要是IO模块，采集现场信号及发送指令；四号通讯从站（Y_Link）主要用于创建单DP链路，用于机尾各驱动控制机构的连接，从而实现冗余DP链路2合1。同理，设置在机头的二号通讯柜，进一步拆分为包括五号号通讯柜（ET200）和六号通讯柜（Y_Link）；所述五号通讯从站（ET200）机架主要是IO模块，采集现场信号及发送指令；六号通讯从站（Y_Link）主要用于创建单DP链路，用于机头各驱动控制机构的连接，从而实现冗余DP链路2合1。

实施例2

本实施例提供另外一种煤矿管带机的集控装置系统，该集控装置系统是在实施例1公开的煤矿管带机集控装置系统基础上，进一步优选增加设置故障报警设备，所述故障报警设备分别与所述PLC控制主机和所述输入显示设备连接；所述故障报警设备能够在所述PLC控制主机控制下报警，并且所述输入显示设备能够显示故障报警信息。

依据上述技术方案，本实用新型所述一种煤矿管带机的集控装置系统的网络拓扑示意图如图2所示，其运行原理大致介绍如下：

所述远程I/O通讯单元中的远程I/O通讯装置兼具信号采集输入和输出功能，通过与所述煤矿管带机驱动控制设备的连接，实时采集不同位点、起到不同驱动控制功能的煤矿管带机驱动控制设备的现场运行信号，再将其采集的现场运行信号传送至所述现场控制单元中的PLC控制主机，操作人员可直接选择在现场控制单元处通过对所述PLC控制主机的操作，分别或同时控制设置为不同位点、具备不同控制功能的驱动控制设备的运行，从而控制煤矿管带机的运行工作状态。此外，所述现场控制单元处的PLC控制主机，再进一步将相关信号传送给所述中央控制单元中的上位主控机，以供实现在更远程的中央控制单元对整个煤矿管带机的远程操作控制。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围。