1、問題的提出
新莊孜煤礦北部的暗主斜井、暗主轉載井帶式輸送機分別處在不同的巷道中，相距很遠，為對電控系統的技術改造除了要求具備集中控制、就地控制、聯鎖控制外，還要兼顧以后數字化礦井建設的需要，必須預留相應的網絡接口。而單純采用現場總線技術構建數字化的控制網路，將會導無法兼容目前已有的其他控制系統，并且會有大量的現場接線工作，容易出現故障。同時，暗主斜井采用CST驅動，它采用DH+通訊協議，將來CST的監控信息必須也能傳到井上調度網絡。綜合考慮以上因素以及性價比因素，采用西門子STEP 7系列PLC構建帶有工業以太網接口的帶式輸送機控制系統滿足了實際的需求。
改造后的北部暗主斜井、晴主轉載井帶式輸送機布置如圖1所示。
2、控制系統
(1)系統設計
北部暗主斜井、暗土轉載井電控系統設計方案如圖2所示：
1)暗主斜井控制系統
暗主斜井PLC控制系統采用西門子S7-300系列作為控制核心，其CPU模塊采用CPU-315-2DP，主要對現場數字量信號以及現場模擬量信號進行快速處理。控制系統預留了Profibus -DP通訊口，易于通過構建Profibus- DP總線網絡實現對本地控制系統的擴容，使控制系統易于擴展。同時，考慮到要和CST控制系統進行數據通訊和數據交換，故通過將總線協議轉換模塊插入到CST控制系統空余的插槽中，利用總線協議轉換模塊實現DH+網絡和Profibus - DP網絡無縫轉換，提高該控制系統的兼容性。
2)暗主轉載井控制系統
2#轉載CPU模塊采用CPU-314構建帶有Profibus - DP網絡接口的控制系統，1#轉載采用S7-226構建帶有Profibus-DP網絡接口的控制系統。帶式輸送機均通過Profibus - DP網絡實現每個電控系統的擴充，提高了整個北部帶式輸送機電控系統的擴展性，實現了集中控制、聯鎖控制、就地控制。
(2)主要特點
1)增加暗煤倉的半倉煤位報警和滿倉煤位保護
主要足實現合理控制煤流，減少皮帶機過載運行的現象，提高暗主斜井電控系統的安全性。
2)增加防爆觸摸屏
為便子操作員實時監控帶式輸送機的運行情況，在本安操作臺上增加了12″防爆觸摸屏，充分利用觸摸屏的D腳本工具，實現用本安按鈕代替人點擊觸摸屏的動作，便于實現顯示畫面的翻頁、控制按鈕的動作操作，解決了觸摸屏無法在煤礦井下高瓦斯危險環境下使用的難題。考慮到暗主斜井電控系統在整個北部運輸系統的重要性，選用的觸摸屏帶有模擬攝像機接口，可以直接連接現有的防爆攝像機對暗主斜井重要地方進行視頻監視，極大地方便了操作員及時發現可能出現的問題，防患以未然。防爆觸摸屏本身自帶的以太網接口，可以直接并入到以后井下數字化控制網絡中，可以直接將觸摸屏上的所有顯示內容通過預鋪中的單模光纖發送到井上調度網絡中，提高了北部帶式輸送機控制系統的實時性。
3)預留防爆工業以太網交換機
考慮到建設數字化礦井的需要，在北部帶式輸送機控制系統里，預留了防爆工業以太網交換機，PLC控制系統通過以太網模塊與交換機相連，利用預鋪中的單模光纖作為傳輸介質，使北部三個電控系統利用工業以太網技術嵌入到以后的井下數字化控制網絡中，實現數字化控制的需求。
3、軟件設計
主要包括PLC軟件和觸摸屏軟件。由于PLC控制系統采用Direct方式與防爆觸摸屏進行通訊，因此在編制PLC控制軟件時要結合觸摸屏使用方式綜合考慮。
(1) PLC控制軟件采用模塊化設計
分為集中控制系統、聯鎖控制系統、就地控制系統、保護及故障顯示系統、通訊系統等幾部分構成。模塊化的設計不僅使PLC控制系統維護方便，而且提高了控制系統的可靠性。
(2)觸摸屏軟件
在編制PLC軟件時，單獨開辟了一個專門用于與觸摸屏通訊的數據區，數據區容量>20，數據類型為WORD。由于PLC電控系統需要監視眾多畫面，故觸摸屏設計采用多畫面設計，便于編輯和現場操作，主要有：Logo畫面、監視畫而、CST狀態參數、電機狀態參數、皮帶綜合保護及操作說明等畫面。通過充分發揮觸摸屏強大的D腳本語言，實現了每次按動本安操作臺上人性化設計的按鈕對同畫面的切換。每按動一次按鈕，在圖3畫面上自動實現切換到不同的控制按鈕，從而實現不同的控制任務，畫面切換快捷又易于操作。
4、結語
(1)西門子PLC在帶式輸送機電控系統技術改造中的應用，不僅具有較好的兼容性，而且可以達到穩定可靠的性能，性價比較高。同時結合工業以太網技術，使該系統很容易嵌入到數字化控制網絡中。該系統很容易實現多臺群控，具有廣闊的應用前景。
(2)本系統已于2005年10月份在新莊孜煤礦后續南部帶式輸送機電控系統技術改造中投入運行，滿足了現場的需求，目前南部電氣系統改造任務正在進一步實施中。
