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一、 概述

1、項目概述

（一）項目名稱

帶式輸送機系統(下稱帶式輸送機系統)

（二）項目組成

整個輸送系統共由6條皮帶輸送機組成，自碼頭堆場至采場依次編號為：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）為碼頭堆場斗輪式堆取料機配套的輸送機，C04（后期增加）、C05為碼頭堆場工業場地短距離轉運輸送機，C06、C07、C08為長距離越野皮帶輸送機。皮帶輸送機運輸系統布置如圖1所示。

圖1 皮帶輸送機運輸系統簡圖

2、電控系統概述

（一）電控系統性能標準

本方案設計過程中始終遵循系統應具備可靠性、先進性、穩定性、實用性原則，滿足招標要求中對皮帶機的控制要求及運行要求。

1）可靠性：

控制系統設計與選型遵循技術先進、配置優化、性能可靠、經濟合理的原則，完全滿足現場工況環境要求,以保證系統長期穩定運行為目標，采用先進PLC控制技術、成熟的設備和傳感器?？刂凭W絡穩定、可靠，具有抗干擾措施。在控制網絡癱瘓時，具有應急生產的開車措施。

2）安全性：

設備滿足廠家生產的要求，配置必要的保護傳感器，并設有起動預告、故障報警。

3） 控制系統滿足運行管理對自動化的要求，即：運行生產過程中的各環節自動控制、監測和報警、自動保護、自動操作、自動調節，提高運行效率、降低運行成本，對系統的重要過程參數、設備狀態等進行計算機在線集中監測，對設備進行在線集中控制。

4） 硬件的選擇配置符合相關標準，產品具有高性能、高標準，能滿足不斷升級換代需要，而且易于擴展，操作維護簡便，配套系統軟件完整，整個系統有充分開發軟硬件設備的潛力，系統軟硬件具有開放的結構，以便今后系統進一步的擴展和開發。

5）操作性

既可在集控室實現對整個運輸系統的集中控制、集中操作，也可單臺設備就地控制。

（二）電控系統組成

本電控系統主要包含帶式輸送機附屬設備配電系統、PLC控制系統、皮帶機沿線綜保系統、集控系統、視頻監控系統、照明系統、防雷接地系統、IP電話系統、手持對講機系統。

圖2 電控系統組成

該電控系統在每條皮帶機機頭設置配電控制室。配電控制室主要有皮帶機及附屬設備的供電和控制；例如，皮帶機驅動電機、盤式制動器或推桿制動器和變頻拉緊裝置的供電和控制；轉載房照明、沿線綜保、視頻監控供電和控制。集控室配備有主控PLC柜，對皮帶機、沿線綜合保護裝置進行啟?？刂坪蛿祿杉Ｃ織l皮帶轉載房配備有分站PLC柜，對設備進行啟停控制和數據采集。皮帶沿線綜保采用地址編碼類型。

圖3 電控系統-控制站分布圖

二、 配電系統

2.1配電室組成

配電系統簡圖如下所示：

圖4 配電室布置圖

本工程現場由業主在每個配電室提供高壓6KV、低壓380V電源，并負責高低配電開關等。力博負責PLC控制系統及高壓變頻器。

項目用纜及電纜敷設方式

1）高壓電力電纜：采用YJV銅芯電纜，電壓等級6/10KV；電纜應符合國家3C強制認證； 2）低壓電纜：動力電纜采用YJV銅芯電纜，電壓等級0.6/1KV；電纜應符合國家3C強制認證；控制電纜采用KVVR及KVVRP銅芯電纜，配電室高低壓進出線電纜均采用電纜溝敷設。沿帶式輸送機低壓動力電纜、控制電纜等采用電纜橋架方式敷設。電纜橋架采用熱鍍鋅梯級式鋼制電纜橋架。電力電纜、控制電纜在皮帶機沿線布置時，在一個橋架內分開布置。

2.2變頻器系統

例圖

本帶式輸送機選用高壓變頻器，高壓變頻器主要具有以下特點：

（1）運行穩定，安全可靠，可保證生產的連續性。

（2）節能效果較為顯著，大大降低了電耗。

（3）電動機實現了真正的軟啟動、軟停運，變頻器提供給電機的無諧波干擾的正弦波電流，降低了電機的故障次數。同時，變頻器設置共振點跳轉頻率，避免了電機會處于共振點運行的可能性，使電機工作平穩，軸承磨損減少，延長了電機的使用壽命和維修周期，提高了設備的使用壽命。

（4）變頻器自身保護功能完善，同原來繼電保護比較，保護功能更多，更靈敏，大大加強了對電機的保護。

（5）變頻器同現場信號采用可靠的連接方式，控制方便，性能可靠，滿足生產的需要。變頻器內置有PLC，現場信號接入靈活。在控制邏輯上，由現場（為變頻器提供一對高速、低速節點，變頻器按照節點的狀態自動高速、低速往復運行；由變頻器自身的頻率輸出進行轉速測定，可以取消原來同電機相連的測速器，由變頻器為現場直接提供電機轉速指示。

（6）設備適應電網電壓波動能力強，有時電網電壓高或者再低變頻器仍能正常運行。

（7）在加速期間大大減小了噪聲，削弱了噪聲污染，使機房的現場環境有了極大改善。

（8）由于電機降低速度運行以及工作在高效率區，這樣可以延長系統的使用壽命。

三、 控制系統

1、控制系統概述

本輸送機控制系統采用我公司自主研發的“大功率、長距離多點驅動帶式輸送機計算機網絡化智能監控系統”，該系統已在國內多個大型輸送機項目上應用并取得了很好的效果，經過鑒定被評為國內領先、國際先進水平。

控制系統的控制核心采用西門子S7系列可編程控制器。集控、主站、分站PLC均采用S7系列PLC，人機界面為液晶彩色觸摸面板，控制系統PLC采集電機、變頻、盤閘、綜保的運行參數和數據，通過光纖通訊組成的PROFIBUS冗余光纖網絡，進行數據的傳輸與控制。實現了控制的自動化、智能化、模塊化、網絡化、信息化.

例圖

集控PLC控制系統屬于主站，它是系統的中央控制器，它在預定的周期內與分布式的站循環的交換信息，并對總線通信進行控制和管理，可以發送參數給從站，讀取DP從站的診斷信號，并將它的運行狀態告知給各DP從站。

每條皮帶機控制從站是進行輸入信息采集和輸出信息發送的外圍設備，它與主站交換數據，可以向該主站報告本地診斷中斷和過程中斷。主站通過通信間接的控制從站的分布式I/O。

本控制裝置與機械系統、變頻啟動裝置、自冷盤式制動器構成機電液一體化帶式輸送系統，使帶式輸送機在任何工況下均能平穩地起停、高效可靠的運行。

例圖

2、控制系統功能

1） 與變頻啟動裝置和盤式制動器、保護裝置等構成機電液一體化帶式輸送機可控起動和制動系統，使帶式輸送機在任何工況下均能平穩地起動和停車；

2） 可以實現與變頻器之間的通訊，便于傳輸數據和控制變頻器；

3） 能夠按照系統工藝流程圖對系統進行控制；

4） 具備長距離通訊與監控功能，主要運行參數與故障類別顯示；

5） 采集并顯示各路主電機電流信號及電機繞組和軸承溫度；

6） 具備多臺主電機運行選擇功能；

7） 具有輸送機帶速顯示功能；

8） 內置控制系統故障自診斷功能；

9） 多級安全保護系統以避免非授權修改設定；

10） 能與前后臺設備實現聯鎖控制；

11） 具有沿停、打滑、跑偏、撕裂、溜槽、超溫等保護功能，并對沿停和跑偏進行定位顯示；

12） 能實現故障自動停車、對應故障點顯示及聲光報警；

13） 能實現集控、自動、手動和檢修四種操作方式；

四、 綜合保護系統

綜合保護系統采用PLC-I/0分站方式，實現帶式輸送機的各種保護功能，并能實現各種保護的定點顯示，可以快速準確找到故障點，維護方便。本綜保系統主要包括PLC綜保分站、各種保護傳感器等。

例圖

1、主要保護

（1）拉繩開關

拉繩開關單側布置在膠帶機檢修側，每隔100米布置一對，固定拉繩用吊環每隔3米安裝一個，且具體定位顯示功能，方便操作，利于查找故障。

（2）跑偏開關

跑偏開關成對布置在膠帶機兩側，具有兩級動作性能，膠帶輕度跑偏時報警，重度跑偏時停機，每隔200米布置一對.

（3）速度開關

速度開關安裝在膠帶運行比較平穩，且膠帶下沉量較小處。帶速可以在主控系統中顯示，并可以預設打滑超速值。

速度傳感器

（4）防撕裂傳感器

該系列縱向撕裂保護裝置主要用于檢測帶式輸送機的縱向撕裂，當膠帶發生縱向撕裂時能及時發出停機信號以防止縱向撕裂故障擴大。

（5）溜槽堵塞檢測器

溜槽堵塞檢測器可隨環境條件變化自動調整工作點，使產品的可靠性得到極大地提高。傳感器為可開啟的門式安裝，為用戶的例行檢修提供了方便.

溜槽堵塞

（6）聲光報警裝置

聲光報警裝置一般安裝在輸送機的一側，在驅動部位布置。

五、 照明系統

由于本系統中皮帶機長度較長，且沿線并無供電設備，只能從機頭和機尾拉動力電纜對沿線照明進行供電，但長距離供電壓降損耗嚴重，為了降低壓降勢必會增加供電電纜的線徑，從而大大增加照明系統的投資。為減小沿線照明投資，我公司沿線照明裝置采用了太陽能寬電壓LED節能燈，供電電壓80V~250VAC,大大降低了沿線照明系統的投資。

太陽能供電，用各自的時間繼電器控制，不設置PLC集控。沿皮帶機兩側間隔25米交叉配置30W寬電壓LED節能燈。分皮帶機兩側布置。每套太陽能LED燈配置時間定時器自行控制，不設置集控控制。其布置圖如下：

例圖：沿線照明安裝示意圖

六、 系統上位監控功能

1、系統上位監控功能概述

系統上位監控主要有操作臺、工控機、顯示器、打印機、WINCC監控軟件等組成。操作臺的設計以滿足人體操作的舒適性、整體美觀大方和實用性為原則。工控機、顯示器選用同類知名品牌產品。人機界面軟件采用西門子公司的WINCC組態軟件，WINCC采用了諸多先進的軟件技術，是當今流行的功能強大的工業監控軟件之一，它廣泛應用于電力、石油化工、冶金、水處理、鍋爐控制、樓宇監控等領域。

WINCC完全基于網絡的概念，是一種真正的客戶機/服務器模式，支持分布式報警系統和分布式歷史數據庫系統，可運行在基于TCP/IP網絡協議的網上，使用戶能夠實現上、下位機以及更高層次的廠級聯網。軟件內置有Internet/Intranet瀏覽器技術和ODBC/SQL數據庫，能方便的將生產數據集成到用戶企業管理系統中，功能強大的標準化接口（例如OLE、ActiveX和OPC）,能方便的連接第三方軟件。軟件內含多種設備的通訊接口，能方便的實現與不同廠商設備間的通訊。

2、帶式輸送機計算機監控系統組成

（1）變量組態系統

變量系統是組態軟件的重要組成部分。在組態軟件的運行環境下，工業現場的生產狀況將實時地反映在變量的數值中；操作人員監控過程數據，他在計算機上發布的指令通過變量傳送給生產現場。WINCC使用變量管理器來組態變量，變量管理器對項目所使用的變量和通訊驅動程序進行管理，WINCC與自動化控制系統的通訊依靠通訊驅動程序來實現。

作為全集成自動化目標的一部分，WINCC實現了與PLC變量的集成，在PLC項目中定義的變量只要屬性與WINCC相關聯，即可在WINCC中進行編譯并集成，直接在WINCC組態時調用即可，避免了變量的重復建立，可以節省一半的開發時間。

WINCC變量主要保護外部變量和內部變量兩種。外部變量是與PLC過程相關的變量，其組態數量受軟件授權類型的限制，主要包括系統的狀態參數故障信息；內部變量不與PLC控制系統相關連，組態數量不受限制。

（2）消息系統

在WINCC中，報警記錄編輯器負責消息的采集和歸檔。消息系統給操作員提供了關于操作狀態和過程故障狀態的信息。它們將每一臨界狀態提早通知操作員，并幫助消除空閑時間。在組態期間，可對過程中應觸發消息的事件進行定義。這個事件可以是自動化系統中的某個位，也可以是過程值超過預定義的限制值。如果組態的是報警，則可以通知操作員在生產過程中發生的故障和錯誤消息，用于及早警告臨界狀態，并避免停機或縮短停機時間。如果組態的是設備的狀態信息，可以對設備的起停狀態和運行記錄進行歸檔，有利于對生產過程進行統計。

（3）歷史數據管理

系統各個工作站都保留其歷史數據。每個參數需要歷史數據必須事先組態，組態中規定了歷史數據的性質，包括最大最小值，采樣時間、數據類型（瞬時/平均），歷史數據存放介質，是否要備份歷史數據及備份數據有效介質等。操作站可用趨勢圖方式或報表方式顯示已存儲的歷史數據，也可在數據表中提取歷史數據并參與計算。

歷史數據可按任選的起始時刻、記錄時段、存儲天數（存儲介質允許）進行保存。

（4）報表功能

WINCC具有內嵌式報表，用戶可以自由選擇，也可以根據需要進行自定義。通過DDE連接也可以以EXCEL報表的格式進行打印。系統主要報表類型如下：

即時報表：

報表的各字段與參數的信號或數據表一一對應，無需時間信息，使用的瞬間采樣數據。即時報表可組態所有參數，報表的生成和打印可由程序自動（定時）控制、報警控制、開關量觸發或操作員直接控制。

定期報表：

定期報表的各字段與參數的位號或數據表名以及時間、日期一一對應，使用的是該參數在指定時間內的數據，定期報表只能打印那些帶有歷史數據信息的參數。可以以每小時、每班、每天或每月的形式打印，打印時間則可隨意設置。

操作紀錄報表：

由享有權限的系統維護人員操作可以對選定時間內的操作紀錄予以打印，打印內容包括操作站編號、操作員名稱、操作時間和操作內容等。

案例：畫面監控功能主要特點（我公司在10KM皮帶機應用圖片）：

流程圖畫面：以動態流程圖的形式顯示過程信息，顯示設備的位置和移動方向，并可動態地變化及閃爍。

控制畫面：運行人員可控制設定值、輸出值、控制方式切換及控制設備的開啟等。

趨勢曲線畫面：趨勢顯示畫面每個畫面可顯示多幅趨勢圖,趨勢圖有放大和卷動功能。最大趨勢記錄時間由用戶自由設定，趨勢圖上顯示的數據可以選擇瞬態值或平均值。

報警匯總畫面：該畫面能顯示全部報警或分類報警，所有報警均按時間順序保護在硬盤上，保存的報警量僅受工作站硬盤存儲能力的限制。每個報警項內容包括：發生報警的時間和日期、報警點位號、數值、報警描述及類型，未經確認的報警以其他顏色表示.

多電機功率平衡趨勢曲線圖畫面

多電機啟動趨勢曲線圖畫面

七、 視頻監控系統

此系統與皮帶機用工業視頻監控系統相結合，用來監測皮帶運輸機的生產運轉情況，按招標要求在皮帶輸送機全程配置工業視頻監控及報警設施，在皮帶輸送機驅動位置、頭部溢料部位、沿途休息室上下樓梯部位、村莊、路口、轉彎等關鍵部位及沿線每隔300米左右設置帶夜視功能的高清攝像頭，實現全程視頻監控。攝像頭配置云臺、護罩、雨刷，硬盤錄像機，錄像存儲時間不低于30天；監視屏為55寸液晶拼接屏和大屏幕液晶電腦顯示器，監視屏面積不小于２米×６米。系統主要設備包括攝像機、硬盤錄像機、顯示器、畫面分割/分配器、云臺、光端機、雙聯臺等。視頻系統部分采用監控主機，人機界面為工業計算機，該系統為獨立視頻系統，視頻處理具有4畫、9畫、16畫功能。攝像頭采用光纜通訊，前端攝像機攝取的視頻信號經過光纜傳輸，進入到監控室的監控主機內，配置的監控主機每臺可接收16路視頻信號，具有視頻調用和硬盤錄像的功能，視頻信號進入監控主機，在主機顯示器上既可分割顯示也可單畫面顯示，可有選擇的將視頻信號切換分配到監控設備上。具有錄像回放功能，錄像回放支持前進、暫停、快進、快退以及基于時間進度的播放等。

數字監控拓撲圖

安裝監控系統的八大原則

我公司對輸送機監控系統的設計一直秉承一下八點原則，以保障用戶的權益。

1、實時性：監控系統實時性，這點尤為重要。也正是由于監控系統的實時性才顯得監控系統是那么的必要。

2、安全性：監控系統具有安全防范和保密措施，防止非法侵入系統及非法操作。

3、可擴展性：監控系統設備采用模塊化結構，系統能夠在監控規模、監控對象、或監控要求等發生變更時方便靈活的在硬件和軟件上進行擴展，即不需要改變網絡的結構和主要的軟硬件設備。

4、開放性：監控系統遵循開放性原則，系統提供符合國際標準的軟件、硬件、通信、網絡、操作系統和數據庫管理系統等諸方面的接口與工具，使系統具備良好的靈活性、兼容性、擴展性和可移植性。整個網絡是一個開放系統，能兼容多家監控廠家的產品，并能支持二次開發。

5、標準性：監控系統所采用的設備及技術符合國際通用標準。這點能夠給您一個安心的保證。

6、靈活性：監控系統組網方式靈活，系統功能配置靈活，能夠充分利用現有視頻監控子系統網絡資源。系統將其他子系統都融入其中，能滿足不同監控單元的業務需求，軟件功能全面，配置方便。

7、先進性：監控系統是在滿足可靠性和實用性的前提下盡可能先進的系統。整個系統在建成后的十年內保持先進，系統所采用的設備與技術能適應以后發展，并能夠方便地升級。將成為一個先進、適應未來發展、可靠性高、保密性好、網絡擴展簡便、連接數據處理能力強、系統運行操縱簡便的安防系統。

8、實用性：視頻監控系統具備完成工程中所要求功能的能力和水準。系統符合本工程實際需要的國內外有關規范的要求，并且實現容易、操作方便。從用戶角度出發，充分利用現有資源，盡量降低系統成本，使系統具有較高的性能價格比。