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一、 概述

1、项目概述

（一）项目名称

带式输送机系统(下称带式输送机系统)

（二）项目组成

整个输送系统共由6条皮带输送机组成，自码头堆场至采场依次编号为：C01、C02、C03（后期增加）、C04（后期增加）、C05、C06、C07、C08，其中C01、C02、C03（后期增加）为码头堆场斗轮式堆取料机配套的输送机，C04（后期增加）、C05为码头堆场工业场地短距离转运输送机，C06、C07、C08为长距离越野皮带输送机。皮带输送机运输系统布置如图1所示。图1  皮带输送机运输系统简图

2、电控系统概述

（一）电控系统性能标准

本方案设计过程中始终遵循系统应具备可靠性、*性、稳定性、实用性原则，满足招标要求中对皮带机的控制要求及运行要求。

1）可靠性：

控制系统设计与选型遵循技术*、配置优化、性能可靠、经济合理的原则，*现场工况环境要求,以保证系统长期稳定运行为目标，采用*PLC控制技术、成熟的设备和传感器。控制网络稳定、可靠，具有抗干扰措施。在控制网络瘫痪时，具有应急生产的开车措施。

2）安全性：

设备满足厂家生产的要求，配置必要的保护传感器，并设有起动预告、故障报警。

3） 控制系统满足运行管理对自动化的要求，即：运行生产过程中的各环节自动控制、监测和报警、自动保护、自动操作、自动调节，提高运行效率、降低运行成本，对系统的重要过程参数、设备状态等进行计算机在线集中监测，对设备进行在线集中控制。

4） 硬件的选择配置符合相关标准，产品具有高性能、高标准，能满足不断升级换代需要，而且易于扩展，操作维护简便，配套系统软件完整，整个系统有充分开发软硬件设备的潜力，系统软硬件具有开放的结构，以便今后系统进一步的扩展和开发。

5）操作性

既可在集控室实现对整个运输系统的集中控制、集中操作，也可单台设备就地控制。

（二）电控系统组成

本电控系统主要包含带式输送机附属设备配电系统、PLC控制系统、皮带机沿线综保系统、集控系统、视频监控系统、照明系统、防雷接地系统、系统、手持对讲机系统。

图2  电控系统组成

该电控系统在每条皮带机机头设置配电控制室。配电控制室主要有皮带机及附属设备的供电和控制；例如，皮带机驱动电机、盘式制动器或推杆制动器和变频拉紧装置的供电和控制；转载房照明、沿线综保、视频监控供电和控制。集控室配备有主控PLC柜，对皮带机、沿线综合保护装置进行启停控制和数据采集。每条皮带转载房配备有分站PLC柜，对设备进行启停控制和数据采集。皮带沿线综保采用地址编码类型。

图3  电控系统-控制站分布图

二、 配电系统

2.1配电室组成

配电系统简图如下所示：图4 配电室布置图

本工程现场由业主在每个配电室提供高压6KV、低压380V电源，并负责高低配电开关等。力博负责PLC控制系统及高压变频器。

项目用缆及电缆敷设方式

1）高压电力电缆：采用YJV铜芯电缆，电压等级6/10KV；电缆应符合国家3C强制认证； 2）低压电缆：动力电缆采用YJV铜芯电缆，电压等级0.6/1KV；电缆应符合国家3C强制认证；控制电缆采用KVVR及KVVRP铜芯电缆，配电室高低压进出线电缆均采用电缆沟敷设。沿带式输送机低压动力电缆、控制电缆等采用电缆桥架方式敷设。电缆桥架采用热镀锌梯级式钢制电缆桥架。电力电缆、控制电缆在皮带机沿线布置时，在一个桥架内分开布置。

2.2变频器系统

例图

本带式输送机选用高压变频器，高压变频器主要具有以下特点：

（1）运行稳定，安全可靠，可保证生产的连续性。

（2）节能效果较为显著，大大降低了电耗。

（3）电动机实现了真正的软启动、软停运，变频器提供给电机的无谐波干扰的正弦波电流，降低了电机的故障次数。同时，变频器设置共振点跳转频率，避免了电机会处于共振点运行的可能性，使电机工作平稳，轴承磨损减少，延长了电机的使用寿命和维修周期，提高了设备的使用寿命。

（4）变频器自身保护功能完善，同原来继电保护比较，保护功能更多，更灵敏，大大加强了对电机的保护。

（5）变频器同现场信号采用可靠的连接方式，控制方便，性能可靠，满足生产的需要。变频器内置有PLC，现场信号接入灵活。在控制逻辑上，由现场（为变频器提供一对高速、低速节点，变频器按照节点的状态自动高速、低速往复运行；由变频器自身的频率输出进行转速测定，可以取消原来同电机相连的测速器，由变频器为现场直接提供电机转速指示。

（6）设备适应电网电压波动能力强，有时电网电压高或者再低变频器仍能正常运行。

（7）在加速期间大大减小了噪声，削弱了噪声污染，使机房的现场环境有了极大改善。

（8）由于电机降低速度运行以及工作在高效率区，这样可以延长系统的使用寿命。

三、 控制系统

1、控制系统概述

本输送机控制系统采用我公司自主研发的“大功率、长距离多点驱动带式输送机计算机网络化智能监控系统"，该系统已在国内多个大型输送机项目上应用并取得了很好的效果，经过鉴定被评为国内水平。

控制系统的控制核心采用西门子S7系列可编程控制器。集控、主站、分站PLC均采用S7系列PLC，人机界面为液晶彩色触摸面板，控制系统PLC采集电机、变频、盘闸、综保的运行参数和数据，通过光纤通讯组成的PROFIBUS冗余光纤网络，进行数据的传输与控制。实现了控制的自动化、智能化、模块化、网络化、信息化.

例图

集控PLC控制系统属于主站，它是系统的中央控制器，它在预定的周期内与分布式的站循环的交换信息，并对总线通信进行控制和管理，可以发送参数给从站，读取DP从站的诊断信号，并将它的运行状态告知给各DP从站。

每条皮带机控制从站是进行输入信息采集和输出信息发送的外围设备，它与主站交换数据，可以向该主站报告本地诊断中断和过程中断。主站通过通信间接的控制从站的分布式I/O。

本控制装置与机械系统、变频启动装置、自冷盘式制动器构成机电液一体化带式输送系统，使带式输送机在任何工况下均能平稳地起停、高效可靠的运行。

例图

2、控制系统功能

1） 与变频启动装置和盘式制动器、保护装置等构成机电液一体化带式输送机可控起动和制动系统，使带式输送机在任何工况下均能平稳地起动和停车；

2） 可以实现与变频器之间的通讯，便于传输数据和控制变频器；

3） 能够按照系统工艺流程图对系统进行控制；

4） 具备长距离通讯与监控功能，主要运行参数与故障类别显示；

5） 采集并显示各路主电机电流信号及电机绕组和轴承温度；

6） 具备多台主电机运行选择功能；

7） 具有输送机带速显示功能；

8） 内置控制系统故障自诊断功能；

9） 多级安全保护系统以避免非授权修改设定；

10） 能与前后台设备实现联锁控制；

11） 具有沿停、打滑、跑偏、撕裂、溜槽、超温等保护功能，并对沿停和跑偏进行定位显示；

12） 能实现故障自动停车、对应故障点显示及声光报警；

13） 能实现集控、自动、手动和检修四种操作方式；

四、 综合保护系统

综合保护系统采用PLC-I/0分站方式，实现带式输送机的各种保护功能，并能实现各种保护的定点显示，可以快速准确找到故障点，维护方便。本综保系统主要包括PLC综保分站、各种保护传感器等。例图

1、主要保护

（1）拉绳开关

拉绳开关单侧布置在胶带机检修侧，每隔100米布置一对，固定拉绳用吊环每隔3米安装一个，且具体定位显示功能，方便操作，利于查找故障。

（2）跑偏开关

跑偏开关成对布置在胶带机两侧，具有两级动作性能，胶带轻度跑偏时报警，重度跑偏时停机，每隔200米布置一对.

（3）速度开关

速度开关安装在胶带运行比较平稳，且胶带下沉量较小处。带速可以在主控系统中显示，并可以预设打滑超速值。

速度传感器

（4）防撕裂传感器

该系列纵向撕裂保护装置主要用于检测带式输送机的纵向撕裂，当胶带发生纵向撕裂时能及时发出停机信号以防止纵向撕裂故障扩大。

（5）溜槽堵塞检测器

溜槽堵塞检测器可随环境条件变化自动调整工作点，使产品的可靠性得到极大地提高。传感器为可开启的门式安装，为用户的例行检修提供了方便.

溜槽堵塞

（6）声光报警装置

声光报警装置一般安装在输送机的一侧，在驱动部位布置。

五、 照明系统

由于本系统中皮带机长度较长，且沿线并无供电设备，只能从机头和机尾拉动力电缆对沿线照明进行供电，但长距离供电压降损耗严重，为了降低压降势必会增加供电电缆的线径，从而大大增加照明系统的投资。为减小沿线照明投资，我公司沿线照明装置采用了太阳能宽电压LED节能灯，供电电压80V~250VAC,大大降低了沿线照明系统的投资。

太阳能供电，用各自的时间继电器控制，不设置PLC集控。沿皮带机两侧间隔25米交叉配置30W宽电压LED节能灯。分皮带机两侧布置。每套太阳能LED灯配置时间定时器自行控制，不设置集控控制。其布置图如下：

例图：沿线照明安装示意图

六、 系统上位监控功能

1、系统上位监控功能概述

系统上位监控主要有操作台、工控机、显示器、打印机、WINCC监控软件等组成。操作台的设计以满足人体操作的舒适性、整体美观大方和实用性为原则。工控机、显示器选用同类产品。人机界面软件采用西门子公司的WINCC组态软件，WINCC采用了诸多*的软件技术，是当今流行的功能强大的工业监控软件之一，它广泛应用于电力、石油化工、冶金、水处理、锅炉控制、楼宇监控等领域。

WINCC*基于网络的概念，是一种真正的客户机/服务器模式，支持分布式报警系统和分布式历史数据库系统，可运行在基于TCP/IP网络协议的网上，使用户能够实现上、下位机以及更高层次的厂级联网。软件内置有Internet/Intranet浏览器技术和ODBC/SQL数据库，能方便的将生产数据集成到用户企业管理系统中，功能强大的标准化接口（例如OLE、ActiveX和OPC）,能方便的连接第三方软件。软件内含多种设备的通讯接口，能方便的实现与不同厂商设备间的通讯。

2、带式输送机计算机监控系统组成

（1）变量组态系统

变量系统是组态软件的重要组成部分。在组态软件的运行环境下，工业现场的生产状况将实时地反映在变量的数值中；操作人员监控过程数据，他在计算机上发布的指令通过变量传送给生产现场。WINCC使用变量管理器来组态变量，变量管理器对项目所使用的变量和通讯驱动程序进行管理，WINCC与自动化控制系统的通讯依靠通讯驱动程序来实现。

作为全集成自动化目标的一部分，WINCC实现了与PLC变量的集成，在PLC项目中定义的变量只要属性与WINCC相关联，即可在WINCC中进行编译并集成，直接在WINCC组态时调用即可，避免了变量的重复建立，可以节省一半的开发时间。

WINCC变量主要保护外部变量和内部变量两种。外部变量是与PLC过程相关的变量，其组态数量受软件授权类型的限制，主要包括系统的状态参数故障信息；内部变量不与PLC控制系统相关连，组态数量不受限制。

（2）消息系统

在WINCC中，报警记录编辑器负责消息的采集和归档。消息系统给操作员提供了关于操作状态和过程故障状态的信息。它们将每一临界状态提早通知操作员，并帮助消除空闲时间。在组态期间，可对过程中应触发消息的事件进行定义。这个事件可以是自动化系统中的某个位，也可以是过程值超过预定义的限制值。如果组态的是报警，则可以通知操作员在生产过程中发生的故障和错误消息，用于及早警告临界状态，并避免停机或缩短停机时间。如果组态的是设备的状态信息，可以对设备的起停状态和运行记录进行归档，有利于对生产过程进行统计。

（3）历史数据管理

系统各个工作站都保留其历史数据。每个参数需要历史数据必须事先组态，组态中规定了历史数据的性质，包括最大最小值，采样时间、数据类型（瞬时/平均），历史数据存放介质，是否要备份历史数据及备份数据有效介质等。操作站可用趋势图方式或报表方式显示已存储的历史数据，也可在数据表中提取历史数据并参与计算。

历史数据可按任选的起始时刻、记录时段、存储天数（存储介质允许）进行保存。

（4）报表功能

WINCC具有内嵌式报表，用户可以自由选择，也可以根据需要进行自定义。通过DDE连接也可以以EXCEL报表的格式进行打印。系统主要报表类型如下：

即时报表：

报表的各字段与参数的信号或数据表一一对应，无需时间信息，使用的瞬间采样数据。即时报表可组态所有参数，报表的生成和打印可由程序自动（定时）控制、报警控制、开关量触发或操作员直接控制。

定期报表：

定期报表的各字段与参数的位号或数据表名以及时间、日期一一对应，使用的是该参数在时间内的数据，定期报表只能打印那些带有历史数据信息的参数。可以以每小时、每班、每天或每月的形式打印，打印时间则可随意设置。

操作纪录报表：

由享有权限的系统维护人员操作可以对选定时间内的操作纪录予以打印，打印内容包括操作站编号、操作员名称、操作时间和操作内容等。

案例：画面监控功能主要特点（我公司在10KM皮带机应用图片）：

流程图画面：以动态流程图的形式显示过程信息，显示设备的位置和移动方向，并可动态地变化及闪烁。

控制画面：运行人员可控制设定值、输出值、控制方式切换及控制设备的开启等。

趋势曲线画面：趋势显示画面每个画面可显示多幅趋势图,趋势图有放大和卷动功能。最大趋势记录时间由用户自由设定，趋势图上显示的数据可以选择瞬态值或平均值。

报警汇总画面：该画面能显示全部报警或分类报警，所有报警均按时间顺序保护在硬盘上，保存的报警量仅受工作站硬盘存储能力的限制。每个报警项内容包括：发生报警的时间和日期、报警点位号、数值、报警描述及类型，未经确认的报警以其他颜色表示.

多电机功率平衡趋势曲线图画面

多电机启动趋势曲线图画面

七、 视频监控系统

此系统与皮带机用工业视频监控系统相结合，用来监测皮带运输机的生产运转情况，按招标要求在皮带输送机全程配置工业视频监控及报警设施，在皮带输送机驱动位置、头部溢料部位、沿途休息室上下楼梯部位、村庄、路口、转弯等关键部位及沿线每隔300米左右设置带夜视功能的高清摄像头，实现全程视频监控。摄像头配置云台、护罩、雨刷，硬盘录像机，录像存储时间不低于30天；监视屏为55寸液晶拼接屏和大屏幕液晶电脑显示器，监视屏面积不小于２米×６米。系统主要设备包括摄像机、硬盘录像机、显示器、画面分割/分配器、云台、光端机、双联台等。视频系统部分采用监控主机，人机界面为工业计算机，该系统为独立视频系统，视频处理具有4画、9画、16画功能。摄像头采用光缆通讯，前端摄像机摄取的视频信号经过光缆传输，进入到监控室的监控主机内，配置的监控主机每台可接收16路视频信号，具有视频调用和硬盘录像的功能，视频信号进入监控主机，在主机显示器上既可分割显示也可单画面显示，可有选择的将视频信号切换分配到监控设备上。具有录像回放功能，录像回放支持前进、暂停、快进、快退以及基于时间进度的播放等。

数字监控拓扑图

安装监控系统的八大原则

我公司对输送机监控系统的设计一直秉承一下八点原则，以保障用户的权益。

1、实时性：监控系统实时性，这点尤为重要。也正是由于监控系统的实时性才显得监控系统是那么的必要。

2、安全性：监控系统具有安全防范和保密措施，防止非法侵入系统及非法操作。

3、可扩展性：监控系统设备采用模块化结构，系统能够在监控规模、监控对象、或监控要求等发生变更时方便灵活的在硬件和软件上进行扩展，即不需要改变网络的结构和主要的软硬件设备。

4、开放性：监控系统遵循开放性原则，系统提供符合国际标准的软件、硬件、通信、网络、操作系统和数据库管理系统等诸方面的接口与工具，使系统具备良好的灵活性、兼容性、扩展性和可移植性。整个网络是一个开放系统，能兼容多家监控厂家的产品，并能支持二次开发。

5、标准性：监控系统所采用的设备及技术符合国际通用标准。这点能够给您一个安心的保证。

6、灵活性：监控系统组网方式灵活，系统功能配置灵活，能够充分利用现有视频监控子系统网络资源。系统将其他子系统都融入其中，能满足不同监控单元的业务需求，软件功能全面，配置方便。

7、*性：监控系统是在满足可靠性和实用性的前提下尽可能*的系统。整个系统在建成后的十年内保持*，系统所采用的设备与技术能适应以后发展，并能够方便地升级。将成为一个*、适应未来发展、可靠性高、保密性好、网络扩展简便、连接数据处理能力强、系统运行操纵简便的安防系统。

8、实用性：视频监控系统具备完成工程中所要求功能的能力和水准。系统符合本工程实际需要的国内外有关规范的要求，并且实现容易、操作方便。从用户角度出发，充分利用现有资源，尽量降低系统成本，使系统具有较高的性能价格比。