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基于贝加莱X90移动控制器的井下轨道智能运输系统目前，我国的有色金属矿山地下采矿技术、自动化和信息化水平与当今矿业的发展总体水平不相适应。井下有轨矿石运输环节仍然使用传统的依靠人工操作的运输方式，致使矿山的整体自动化和智能化水平不是很高，井下轨道运输成为突破数字化矿山发展的瓶颈之一。本文采用贝加莱工程车辆控制器X90，构建了井下运输自动化系统，实现了井下运输自动化质的改进。

关键词：有色金属矿山；轨道机车；X90控制器；智能运输

1　前言随着科学技术的进步，采矿业正在发生日新月异的变化

在发达国家，许多地下采矿设备已经采用地表远程遥控运行方式，操作工在距离矿山几千米甚至十几千米之外远程操控地下机械设备生产，一个熟练操作工可以同时遥控不同位置、不同工作面的多台机械设备，这种先进的控制方式不仅节约了人工成本，改善了操作工的劳动环境，同时控制观念也上升到一个更高的层次。

在我国，传统矿山企业生产工艺离散，生产环境恶劣，且存在极大的安全隐患，改善传统开采工艺的弊端，解决当前社会最关注的资源利用和安全生产是十分必要和重要的，通过对老系统的改造实现信息的集中、调度以及井下轨道运输系统的自动化、智能化的集中控制，达到了矿区人力资源的合理利用，提高现有设备的生产能力，实现地下采矿无人化，不仅可以提高企业技术水平，同时也会给企业带来丰厚的经济效益。

2　系统概述

2.1　设计思路

本系统基于贝加莱的X90移动控制器，其拥有强劲的ARM处理器和48个多功能I/O通道，涵盖了可用于CAN、USB、以太网和实时POWERLINK总线系统的接口，具有满足IP69K的高防护等级，是专为应对最严酷的工作环境而设计的。贝加莱X90移动控制器具有极其坚固的铸铝外壳，可安装四个扩展卡，灵活性高，并兼具贝加莱自动化技术所拥有的所有优点。集成的安全技术和丰富的排错选项，不仅可大大节约开发时间，更能满足用户的实际需求，是建筑机械、农业机械、林业机械及市政机械等移动设备自动化解决方案的不二选择。

通过对井下中段原有电机车的智能化改造，实现了机车的井下巷道障碍检测和控制、机车定位、速度控制、位置同步、语音告警等，并配合巷道的网络覆盖，建立了一套完善的控制调度系统，实现机车与机车之间、机车与系统之间、机车与人员之间的相互配合和安全运行模式。针对地下矿机车运输的特点，综合运用通信、精确定位、自动控制等技术，实现矿石的智能运输，达到无人驾驶、自动调度、自动装矿、自动运矿、自动卸矿、行人避让、保护、监控等功能，保障机车行人安全，提高运输效率。

2.2　系统结构

控制中心依靠X90移动PLC系统，完成整个井下运输系统的工艺控制，实现现场的数据检测和状态指示；无线通信系统完成PLC控制系统与电机车运行系统的数据通信；集中监控调度系统完成人员对电机车、巷道设备的远程操作、监控和调度；电机车控制系统实现电机车本身的控制运行和安全保护；装卸载站系统完成电机车的自动装卸载矿石。整个系统将达到合理配置、优化控制、系统稳定的效果。井下智能运输系统结构。

3 系统设计

3.1　硬件系统设计

3.1.1　系统需求与控制站规划

本井下智能运输系统中，在控制中心设立控制主站（带有DP和以太网口）；DP口作为主站与巷道的ET200相连通讯，以太网口作为主站与5台移动机车从站进行实时通讯。

在每一个岔道转辙机及装卸载站处安装ET200从站（共13个），作为控制主站的远程I/O，实现转辙机的控制、预警和信号显示等。在每台电机车上安装有X90控制器（带有以太网口，共5台），作为控制中心主站的机车移动从站，通过自带的无线网桥与巷道安装的基站系统进行通信，实现实时的数据连接。

在井下调度室设立井下操作员站（2台），通过千兆光纤以太网连接到控制中心主站，实现在井下调度室操作机车的功能。

在地表集控调度室设立工程师站（1台）和操作员站（2台），利用光纤网络，实现以太网连接到控制中心主站，达到在地表集控调度室操作机车、实时监控、打印报表等功能。地表集控调度室的系统服务器实时进行数据采集和系统配置等。

3.1.2　设备选型与硬件配置

选用X90CP172-48控制器，内部配置有X90AO410-04模拟量输出模块，实现整个机车的控制功能。机车控制器X90被固定在机车控制室内壁，通过控制线缆连至机车配电控制箱。网络接口连接到控制箱内的交换机，实现与射频RF、触摸屏及集控中心控制器通讯。

X90172.48分别有三个对外接线端口，48个点，加上AO扩展板X90AO410.040共有52个点，根据机车项目需要，实现具体的机车配置控制接口包含机车控制、机车状态反馈、信号检测等共42个点，正好满足系统配置要求。

3.2　软件系统功能实现

3.2.1　应用软件的开发平台

使用X90控制器，采用AutomationStudio4.3进行软件配置和系统编程。打开编程软件，建立工程项目，在Physical view插入所需硬件，并配置相应的IP地址及参数。本项目的X90应用程序全部采用ST语言编程，下来就是具体的功能实现了。

3.2.2　机车速度检测的实现

本系统通过在电机轴齿轮增加增量编码器方式，编码器采用套轴安装，保证了安装准确无偏差。编码器电源采用直流24V供电，接口为A、B接入，连接至X90的高速输入通道1、3。

首先，测量速度通过通道1、3，定义的内部映像值存储值为INT，其值为-32768~+32767直接，并且机车在前进正转时，这个内部值从小到大变化，机车倒退时，这个内部值从大到小变化。本速度测量通过对通道1、3每10ms进行一次采集，通过计算实现机车速度检测。