摘要：本文针对矿井原煤运输系统自动化程度差，配置落后，科技含量低，占用人员多的状况，提出在矿井深部采区原煤运输系统研究应用KTC101控制系统。并对该控制系统主要设备、完成功能、和应用状况进行了介绍。

　　论文关键词：原煤运输，自动化，KTC101,控制系统，主要设备，功能，应用

　　
　　二十一世纪是信息时代，随着社会信息化进程的快速发展，信息技术的应用已逐渐渗透到人类生存、活动的各个领域。在矿山生产领域，生产经营管理的高效性、实时性、安全性直接影响到企业的生产效益和成本控制。作为矿山的生产主力军——原煤运输系统也必须适应这一变化趋势的要求。也就是说整个原煤运输系统的建设、管理、调度应该向着信息化、智能化、可视化、集中加分布式控制化的方向发展――建立主运输系统的完善调度指挥中心势在必行。鉴于此，集控制、保护、监视、网上浏览于一体的远程生产指挥调度系统应运而生。新矿集团协庄煤矿在矿井深部采区原煤运输系统研究应用KTC101控制系统，取得了良好的应用效果和丰硕的经济及社会效益。

　　
　　2 KTC101控制系统在矿井深部采区原煤运输系统中的研究应用

　　
　　2.1 KTC101控制系统

　　
　　2.1.1系统简介

　　
　　KTC101系统是天津华宁电子有限公司于本世纪初新开发的，专门用于煤矿井下胶带机和工作面的集控制、检测、保护、通话、语言报警于一体的控制系统。系统采用了先进的工业嵌入式计算机（PC340）控制和现场CAN总线技术，完成集中＋分布式控制，两条控制沿线4＋4公里内不需要中继；主控采用10.4吋液晶显示屏，以彩色图形、动画、汉字的形式给出设备各种状态，无论是参数设定还是故障位置均以汉字显示；除电源箱外，系统其他所有部件均为本质安全型设备，从而使系统的密封至少达到了IP54标准，接插件达到了IP67。该系统现已广泛在煤矿井下使用，其功能强大、性能可靠、操作简单直观、维护便捷。

　　
　　2.1.2 系统主要设备

　　
　　2.1.2.1 KTC101-Z型控制器（本质安全型；防护等级IP54）

　　
　　应用 图1 KTC101-Z型控制器

　　
　　主控为嵌入式计算机（PC104），10.4吋彩色液晶屏动画、图形、汉字显示；主控器箱内输出20路，输入24路，两条沿线上输出28路，输入120路，单沿线控制、通讯距离最大4公里（两条沿线控制、通讯距离最大8公里）；具有系统自检、强制闭锁、故障语言报警和位置显示功能；计算机带有RS232等串行接口的连接（可选配转换RS485接口），与全矿井监控系统无缝连接。

　　
　　2.1.2.2 KDW101型电源箱（隔爆兼本质安全型）

　　
　　功能 图2 KDW101型电源箱

　　
　　KDW101型电源箱输入为AC127V（＋10%～－25%）；160W。 输出为2×DC18V（780mA）；2×DC12V（1A）；2×DC5V（1.2A）。

　　
　　2.1.2.3 KTK101-2-HA型组合扩音电话（本质安全型；防护等级IP54）

　　
　　控制系统

　　
　　图3 KTK101-2-HA型组合扩音电话

　　
　　KTK101-2-HA型组合扩音电话工作电压： DC18V（＋10%～－25%），工作电流≤35mA，电池充电电流：15～35mA，电池容量：500mAh，失真度：不大于8%，功率：1.6W，声强107dB（双向放音）。

　　
　　2.1.2.4 KDF101型多功能终端（本质安全型；防护等级IP54）

　　
　　功能

　　
　　图4 KDF101型多功能终端

　　
　　KDF101型多功能终端能够接收、发送系统通讯信息，额定工作电压：18V，额定工作电流≤15mA。

　　
　　2.1.3 系统完成的功能

　　
　　2.1.3.1控制及报警功能

　　
　　操作人员可在地面分煤流自动、集中控制各胶带机的启动和停车，各种控制方式间有可靠闭锁。控制信息发出后，出现不确定故障不能正确执行时，系统自动注销，不会引起误动作。

　　
　　集中控制由计算机完成，操作人员在井上可直接通过鼠标对井下设备进行启停操作，并可根据实际需要实现设备的单启、单停；联启、联停；单启、联停；联启、单停等操作，井上基于安全性考虑工作人员都具备自己的专用密码，输入密码后才可进行操作，5s后自动注销。

　　
　　就地控制方式下，操作人员分别在各条胶带机机头完成胶带机和给煤机的起、停控制。

　　
　　井下设备检时，可打破胶带机连锁关系，采用检修方式控制，随时、任意启停任何一部胶带机或给煤机。

　　
　　胶带机检修、调试过程中经常要点动电机，采用点动方式控制，可实现单个电机的点动。

　　
　　具有同煤流方向互相闭锁功能，实现顺煤流停，逆煤流开，有效地杜绝胶带机的带载启动。如在煤仓接近满仓时，控制器通过适当的延时，使每部胶带机拉空后停机，既保证了胶带机空载启动，又能满足缓冲仓满仓时不出现堆煤现象。

　　
　　通过按下沿线的急停按钮可实现紧急停机，并显示急停位置。

　　
　　2.1.3.2显示功能

　　
　　可在10.4吋彩色液晶屏及计算机屏幕上进行状态及参数显示，主要显示：被控设备开机率统计及显示、被控设备运行状态图形、动画显示、被控设备运行状态汉字提示、沿线闭锁位置显示、沿线电缆断路检测及断路位置显示、在计算机屏幕上动态显示全系统工况、主要保护、参数及每条皮带运行的有关信息，同时实时显示胶带机和各种保护传感器的工作状态、实时显示胶带机、给煤机的开停状态和煤仓煤位高度、显示胶带机的故障类型、故障发生时间及故障个数。

　　
　　2.1.3.3保护功能

　　
　　系统带有速度、温度、煤仓煤位等的连续量检测。通过对系统自带的速度传感器信号的检测，可以进行打滑、过速、欠速和断带保护。系统还可对电机的轴承温度、绕组温度，煤仓煤位等进行检测和显示。在参数菜单设定好每一个连续量的报警值和停机值后，一旦达到报警值，将自动报警，超过停机值，将自动停机（当然也可以设定为只报警，不停机）。

　　
　　系统配有堆煤、跑偏、烟雾、环境温度等开关量传感器。可对堆煤、跑偏、烟雾、环境温度等进行检测和保护。并实现报警停机（当然也可以设定为只报警，不停机）。

　　
　　2.1.3.4语音通讯功能

　　
　　通过该系统胶带机巡检人员可随时与沿线人员通话，便于胶带机检修、联络，同时地面可通过AD电话实现与胶带机沿线的半双工通讯。

　　
　　2.1.3.5扩展功能

　　
　　控制器留有备用容量和接口，可以很方便地进行扩展（如增加胶带机的保护装置）；分布式井下结构使系统具有良好的扩展性，（如胶带机随生产的发展而增多，可方便地增加胶带机监控站）。

　　
　　2.1.3.6灵活的参数设置和密码保护功能

　　
　　KTC101-Z型控制器就地带有所有检测及控制的参数调整功能。

　　可直接通过参数调整设置密码保护功能

　　
　　2.3 原煤运输系统方案配置

　　
　　2.3.1原煤运输系统简介

　　
　　协庄煤矿-850水平二采区，采区埋深达致-1050米，分为上山采区和下山采区，上下山采区共用一个500t的煤仓，上山集中运输巷分为两段，一段为430米下山，一段为260米平巷，采区通过下运DTL1000/160×2型强力胶带输送机（430米）、平巷STJ1000/125型胶带输送机（260米）运载原煤进入煤仓；下山集中运输巷也分为两段，一段为410上山，一段为460米上山，采区通过上运STJ1000/125×2 型胶带输送机（410米）、上运DTL1000/160×2型强力胶带输送机（460米）运载原煤进入煤仓。

　　
　　系统自动化程度差，强力胶带输送机的控制系统仅能实现就地操作，控制方式落后，强力胶带输送机系统内无语音报警及沿线通讯；其它胶带输送机的保护不完善，通讯功能差。系统内设备的运行状态得不到实时监测，出现故障不能及时发现和处理，同时系统的运行和维护占用了大量的人员。

　　
　　2.3.2方案配置

　　
　　在煤仓处安装一台KTC101-Z型矿用本质安全型主控制器及KDW101型矿用隔爆兼本质安全型电源，用一条沿线（如CS1）控制、监测两条下山胶带输送机，用另一条沿线（如CS2）控制、监测两条上山胶带输送机。具体安装布局配置如下。

　　
　　下山强力胶带输送机机头堆煤、跑偏、烟雾、温度、速度传感器接入主控制器；洒水电磁阀、主电机、抱闸、涨紧等开关远控线均通过远程控制箱隔离后接入主控制器；沿胶带输送机向机尾铺设沿线，每100M一台KHJ15/18-1-H型矿用本质安全型组合急停闭锁开关，200M一台KTK101-2-HA型矿用本质安全型组合扩音电话，在该胶带输送机机尾（上山125胶带输送机机头）处安装一台KJS101-12型矿用本质安全型输入输出，机尾的跑偏、纵撕传感器接入该输入输出。

　　
　　下山STJ1000/125×2胶带输送机机头的堆煤、跑偏、烟雾、温度、速度传感器及矿用本质安全型组合急停闭锁开关KHJ15/18-1-IT接入KJS101-12型矿用本质安全型输入输出；洒水电磁阀、主电机、抱闸、涨紧等开关远控线均通过远程控制箱隔离后接入KJS101-12型矿用本质安全型输入输出；沿胶带输送机向机尾铺设沿线，每100M一台KHJ15/18-1-H型矿用本质安全型组合急停闭锁开关，200M一台KTK101-2-HA型矿用本质安全型组合扩音电话，在该胶带输送机机尾处安装一台KTK101-2-HAI型矿用本质安全型组合扩音电话，接入机尾的跑偏、纵撕传感器，在该电话后安装一台KFD101型矿用本质安全型多功能终端作为整条沿线的结尾。

　　
　　上山平巷STJ1000/125胶带输送机机头的堆煤、跑偏、烟雾、温度、速度传感器接入主控制器；洒水电磁阀、主电机、抱闸、涨紧等开关远控线均通过远程控制箱隔离后接入主控制器；沿胶带输送机向机尾铺设沿线，每100M一台KHJ15/18-1-H型矿用本质安全型组合急停闭锁开关，200M一台KTK101-2-HA型矿用本质安全型组合扩音电话，在该胶带输送机机尾（下山胶带输送机机头）处安装一台KJS101-12型矿用本质安全型输入输出，机尾的跑偏、纵撕传感器接入该输入输出。

　　
　　上山强力胶带输送机机头的堆煤、跑偏、烟雾、温度、速度传感器及矿用本质安全型组合急停闭锁开关KHJ15/18-1-IT接入KJS101-12型矿用本质安全型输入输出；洒水电磁阀接入KJS101-12型矿用本质安全型输入输出；沿胶带输送机向机尾铺设沿线，每100M一台KHJ15/18-1-H型矿用本质安全型组合急停闭锁开关，200M一台KTK101-2-HA型矿用本质安全型组合扩音电话，在胶带输送机主电机开关处安装一台KJS101-8型矿用本质安全型输入输出，洒水电磁阀、主电机、抱闸、涨紧等开关远控线均通过远程控制箱隔离后接入该下位机，在胶带输送机机尾处安装一台KTK101-2-HAI型矿用本质安全型组合扩音电话，接入机尾的跑偏、纵撕传感器，在该电话后安装一台KFD101型矿用本质安全型多功能终端作为整条沿线的结尾。

　　
　　系统配置简图如图5所示：

　　
　　自动化 图5 原煤运输系统控制设备配置简图

　　
　　2.3.3主要完成的功能

　　
　　系统能够完成以下主要功能：集中控制方式（由地面或其它主控计算机对KTC101系统进行远程逻辑控制）；就地控制方式（由KTC101系统进行设备煤流联锁控制）；检修控制方式（由KTC101系统进行单台设备控制）；点动控制方式（由KTC101系统进行单台电机控制）；10.4吋彩色液晶屏以图形、动画及汉字显示；被控设备开机率统计及显示；被控设备运行状态图形、动画显示；被控设备运行状态汉字提示；沿线闭锁位置显示；沿线电缆断路检测及断路位置显示；各条胶带机启、停控制；胶带机沿线急停闭锁；设备电机附近就地启停控制；停电后可正常通话（八小时）；音频传输内容：语言扩音通话（半双工）；KTC101-Z型控制器就地带有所有检测及控制的参数调整功能；参数调整密码保护功能。

　　
　　3结语

　　
　　目前我国煤矿原煤运输系统，尤其是深部采区的原煤运输系统自动化程度低，配置落后，效果差。部分煤矿的原煤运输系统仍然是启动器控制、点点设人的传统方式，人员岗位设置多，科技含量水平低，与综采综掘等现代化系统很不相称。这一定程度的影响了矿井全员效率的提高和煤矿的安全生产，并已经成为煤炭生产发展相对薄弱的环节。KTC101控制系统投用实施可极大提高矿井原煤运输系统自动化程度，有效降低原煤运输系统机电事故的发生率，并对矿井煤炭生产的合理经济运行起着至关重要的作用，可为应用企业带来良好的综合经济效益。