高產(chǎn)高效自動化工作面的信息化建設

張海坡

摘 要：本文簡述了高產(chǎn)高效自動化綜采工作面的信息化系統(tǒng)，介紹了其構成和功能，以及井下主控計算機的配置要求。

關健詞：信息化；實時監(jiān)測；調度指揮

中圖分類號：C931 文獻標識碼：A

前言

為了適應當前信息化、自動化、智能化礦山的發(fā)展需要，提高煤礦職工安全指數(shù)，降低職工勞動強度，使煤礦綜采工作面滿足高產(chǎn)高效現(xiàn)代化礦井自動化和信息化的需要，開灤集團錢家營礦業(yè)分公司在2074E工作面引進了ZY9200/27/58D高端電液控支架119架、ZY9200/25/52D電液控過渡支架6架、MG750/1900-GWD采煤機1臺、DSJ120/140/3*200皮帶機1部、SGZ960/1400刮板運輸機1部、SZZ800/2*200轉載機1部、PCM160破碎機1部、BRW400/31.5K智能乳化液泵3臺、自動配液系統(tǒng)1套、軟化水處理系統(tǒng)1套、皮帶機和刮板機自動控制系統(tǒng)3套、電液控制系統(tǒng)1套、視頻系統(tǒng)1套、數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)1套。經(jīng)過近一個月的調試、改進、應用，達到了日產(chǎn)8000噸以上的預期目標，實現(xiàn)了設備的自動化控制和地面調度室實時監(jiān)測，并實現(xiàn)了對相關數(shù)據(jù)進行存儲。通過登錄礦井內網(wǎng)可實時查看工作面現(xiàn)場生產(chǎn)信息，實現(xiàn)了信息共享，方便了調度指揮中心和各級領導的調度指揮功能，能夠及時發(fā)現(xiàn)故障隱患，做出應急反應，提高了開機率。

1 高產(chǎn)高效自動化綜采工作面的信息化系統(tǒng)簡介

綜采工作面信息化系統(tǒng)是將綜采工作面的采煤機、電液控支架、刮板運輸機、泵站、順槽膠帶機的控制系統(tǒng)及供電系統(tǒng)通過通訊網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)在順槽主控計算機和地面調度室中心計算機對綜采工作面設備的遠程監(jiān)視、監(jiān)控以及各種數(shù)據(jù)的實時顯示，為各級管理人員提供實時的井下工作面生產(chǎn)及安全信息，方便調度應急指揮，增強時效性，減少響應時間。

通過本系統(tǒng)的實施，實現(xiàn)了對工作面設備運行工況信息的連續(xù)在線實時監(jiān)視、監(jiān)測、記錄，如圖1所示。

2 高產(chǎn)高效自動化綜采工作面的信息化系統(tǒng)構成

2.1順槽層：由一臺支架電控主機、一臺工作面集成系統(tǒng)主機、一臺網(wǎng)絡交換機、一個穩(wěn)壓電源箱、電池箱組成。

2.2傳輸層：由礦用光纜、交換機組成。

2.3地面調度層：由調度指揮中心的服務器、幻燈機、打印機等組成。

3 高產(chǎn)高效自動化綜采工作面的信息化系統(tǒng)實現(xiàn)的功能

3.1順槽層完成的主要功能

（1）工作面支架電液控主機負責采集、顯示、存儲工作面液壓支架的工況信息，監(jiān)測采煤機位置，可修改支架控制器程序和參數(shù)，并能上傳、下載數(shù)據(jù)，并進行通訊故障診斷；

（2）工作面集成系統(tǒng)主機負責采集、顯示、存儲和監(jiān)測工作面其它設備（采煤機、刮板運輸機、負荷中心、泵站）的現(xiàn)場工況數(shù)據(jù)；

（3）實現(xiàn)井下主控計算機與礦井自動化環(huán)網(wǎng)通信，將工作面現(xiàn)場的數(shù)據(jù)上傳到地面調度室。

3.2傳輸層完成的主要功能

（1）通過工作面交換機將信息流并入礦井自動化環(huán)網(wǎng)；

（2）通過地面服務器進行解碼，在地面中心計算機上顯示；必要時并可進行數(shù)據(jù)交互，達到對設備遠程操控。

3.3地面調度層完成的主要功能

（1）將液壓支架數(shù)據(jù)傳輸給礦井的礦壓監(jiān)測軟件平臺進行分析，得出整個工作面隨工作面推進度變化的礦壓分布情況等多種信息，并進行預測預報；

（2）通過網(wǎng)絡發(fā)布，實現(xiàn)各級領導登錄礦井自動化平臺，查詢工作面的實時在線數(shù)據(jù)和歷史記錄等，便于對工作面的安全管理。

4 井下主控計算機的配置要求

防爆類型：礦用隔爆兼本質安全型；

處理器：AtomN270；

主頻：1.6GHz；

Windows操作系統(tǒng)；

內存：1GB；

硬盤：128G；

顯示器尺寸：17”；

接口：CAN、RS232、電流環(huán)、RS485 /422、光纖、Ethernet 10/100 Base T、USB2.0；

數(shù)量：2 臺/工作面。

5 各級通訊設備的連接方式

5.1工作面支架電控主機與工作面電液控制系統(tǒng)通過屏蔽的兩芯通訊線采用CAN通訊方式相連接。

5.2 工作面集成系統(tǒng)主機與采煤機、刮板輸送機控制開關通過屏蔽的兩芯通訊線采用RS485通訊方式與交換機的485接口相連接，集成系統(tǒng)主機通過安裝交換機的通訊配置軟件進行485虛擬串口配置，通過設置的虛擬IP地址與采煤機、刮板輸送機控制開關進行通訊，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。

5.3工作面集成系統(tǒng)主機與KTC130集控系統(tǒng)通過交換機的網(wǎng)線接口相連接，KTC130集控系統(tǒng)DP通訊線與泵站控制開關、皮帶機控制開關、轉載機控制開關進行通訊控制，主機通過訪問KTC130集控系統(tǒng)的IP地址從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。

5.4 注意485+、485-、CAN+、CAN-接線不能接反，否則無法通訊，屏蔽線必須接地，以屏蔽外界干擾，如圖2所示。

6高產(chǎn)高效工作面的組態(tài)軟件圖形建立與IO連接

6.1組態(tài)界面的建立

（1）主控界面：主控界面以及各設備監(jiān)控界面均由頁眉控制菜單部分、設備監(jiān)控部分、任務欄部分三個部分組成，其中頁眉控制菜單部分和任務欄部分在各監(jiān)控界面中保持不變。顯示2074工作面主要設備的工況信息，包括采煤機位置，采煤機、刮板機、轉載機、皮帶機開關的電流、電壓值，泵站運行顯示，故障信息等，如圖3所示。

（2）泵站界面：顯示泵組的工/變頻狀態(tài)，工/變頻累計時間，泵站的出口壓力，乳化液濃度，泵站的油溫、油壓、蓄能器壓力、油位，乳化液箱的液位，乳化油箱的油位等，如圖4所示。endprint

（3）3300V配電界面：顯示采煤機、刮板輸送機的3300V組合開關的工作狀態(tài)、電流、電壓值、連接設備、開關故障信息，如圖5所示。

（4）電液控支架界面：顯示電液控支架的實時運行狀態(tài)、每組支架的立柱壓力、推移行程、煤機位置、工作面的產(chǎn)量、推進度等，如圖6所示。

6.2組態(tài)軟件的IO點連接

通過組態(tài)軟件的IO點連接實現(xiàn)組態(tài)畫面的實時動態(tài)顯示。

（1）建立所控設備的相關變量。

（2）在組態(tài)軟件的設備項添加com口。

（3）在畫面建立動畫連接。

（4）設置報警配置、歷史數(shù)據(jù)記錄、網(wǎng)絡配置、web發(fā)布等相關功能。

6.3 OPC發(fā)布

組態(tài)王具有網(wǎng)絡OPC功能，組態(tài)王與組態(tài)王之間可以通過網(wǎng)絡以OPC方式進行通訊，同樣其他OPCclient/OPCserver也可以通過網(wǎng)絡與組態(tài)王之間以OPC方式進行通訊。

組態(tài)王的安裝程序里提供了一個網(wǎng)絡OPC配置工具（路徑：Value Pack->工具->網(wǎng)絡opc配置工具），在使用網(wǎng)絡OPC模式前，需要配置充當OPC服務器的機器，即是指對dcomcnfg程序進行配置，以前我們需要手動進入dcomcnfg程序進行配置，現(xiàn)在我們只需使用DCOM配置工具對系統(tǒng)進行自動配置，實現(xiàn)手動配置的效果。但目前測試的結果是有的機器用這個配置工具配置完成后可以實現(xiàn)OPC通訊，有的機器配置后還是不能實現(xiàn)OPC通訊，如果出現(xiàn)不能通訊的情況，請手動配置DCOM。

7視頻監(jiān)視系統(tǒng)

該工作面設8個視頻采集點，采用的是模擬攝像儀，分別為面溜下機頭、轉載機頭、下運皮帶儲帶倉、下運皮帶機頭、運斜皮帶儲帶倉、運斜皮帶機頭、三中小井下口、集控室，上述視頻監(jiān)視畫面同步上傳至地面調度室，實現(xiàn)了集控室及遠程實時順煤流監(jiān)視功能，并通過網(wǎng)絡硬盤對視頻信息進行實時存儲，方便了事故的分析與解決，如圖7所示。

結語

目前錢家營礦的高產(chǎn)高效工作面信息化建設達到了設計要求，現(xiàn)場數(shù)據(jù)穩(wěn)定、時效性強、方便查詢，滿足了調度指揮功能，是現(xiàn)代化礦井信息化發(fā)展的趨勢。在礦山開采、礦壓監(jiān)測、供電系統(tǒng)監(jiān)測、設備良性循環(huán)等方面提供了大量的數(shù)據(jù)信息、積累了很多經(jīng)驗，現(xiàn)場職工的操作更透明，大大縮短了事故時間，提高了設備的開機率和工作效率，對員工的安全指數(shù)和幸福指數(shù)都有很大改善，真正滿足了綜采工作面高產(chǎn)高效的要求，實現(xiàn)了預期的目標，為其它工作面和其它礦井積累了經(jīng)驗。

參考文獻

[1] 陽憲惠.現(xiàn)場總線技術及其應用[M].北京：清華大學出版社，1999.

[2] 瞿坦.數(shù)據(jù)通訊及網(wǎng)絡基礎[M].武漢：華中理工大學出版社，1996.

[3] 唐濟揚.基于現(xiàn)場總線技術的先進控制系統(tǒng)[J].制造業(yè)自動化，2000（07）：31-35.

[4] 孫方，楊躍軍，馬琳，嚴明林.綜采工作面信息化系統(tǒng)的應用[J].中國設備工程，2012 （02）.endprint

（3）3300V配電界面：顯示采煤機、刮板輸送機的3300V組合開關的工作狀態(tài)、電流、電壓值、連接設備、開關故障信息，如圖5所示。

（4）電液控支架界面：顯示電液控支架的實時運行狀態(tài)、每組支架的立柱壓力、推移行程、煤機位置、工作面的產(chǎn)量、推進度等，如圖6所示。

6.2組態(tài)軟件的IO點連接

通過組態(tài)軟件的IO點連接實現(xiàn)組態(tài)畫面的實時動態(tài)顯示。

（1）建立所控設備的相關變量。

（2）在組態(tài)軟件的設備項添加com口。

（3）在畫面建立動畫連接。

（4）設置報警配置、歷史數(shù)據(jù)記錄、網(wǎng)絡配置、web發(fā)布等相關功能。

6.3 OPC發(fā)布

組態(tài)王具有網(wǎng)絡OPC功能，組態(tài)王與組態(tài)王之間可以通過網(wǎng)絡以OPC方式進行通訊，同樣其他OPCclient/OPCserver也可以通過網(wǎng)絡與組態(tài)王之間以OPC方式進行通訊。

組態(tài)王的安裝程序里提供了一個網(wǎng)絡OPC配置工具（路徑：Value Pack->工具->網(wǎng)絡opc配置工具），在使用網(wǎng)絡OPC模式前，需要配置充當OPC服務器的機器，即是指對dcomcnfg程序進行配置，以前我們需要手動進入dcomcnfg程序進行配置，現(xiàn)在我們只需使用DCOM配置工具對系統(tǒng)進行自動配置，實現(xiàn)手動配置的效果。但目前測試的結果是有的機器用這個配置工具配置完成后可以實現(xiàn)OPC通訊，有的機器配置后還是不能實現(xiàn)OPC通訊，如果出現(xiàn)不能通訊的情況，請手動配置DCOM。

7視頻監(jiān)視系統(tǒng)

該工作面設8個視頻采集點，采用的是模擬攝像儀，分別為面溜下機頭、轉載機頭、下運皮帶儲帶倉、下運皮帶機頭、運斜皮帶儲帶倉、運斜皮帶機頭、三中小井下口、集控室，上述視頻監(jiān)視畫面同步上傳至地面調度室，實現(xiàn)了集控室及遠程實時順煤流監(jiān)視功能，并通過網(wǎng)絡硬盤對視頻信息進行實時存儲，方便了事故的分析與解決，如圖7所示。

結語

目前錢家營礦的高產(chǎn)高效工作面信息化建設達到了設計要求，現(xiàn)場數(shù)據(jù)穩(wěn)定、時效性強、方便查詢，滿足了調度指揮功能，是現(xiàn)代化礦井信息化發(fā)展的趨勢。在礦山開采、礦壓監(jiān)測、供電系統(tǒng)監(jiān)測、設備良性循環(huán)等方面提供了大量的數(shù)據(jù)信息、積累了很多經(jīng)驗，現(xiàn)場職工的操作更透明，大大縮短了事故時間，提高了設備的開機率和工作效率，對員工的安全指數(shù)和幸福指數(shù)都有很大改善，真正滿足了綜采工作面高產(chǎn)高效的要求，實現(xiàn)了預期的目標，為其它工作面和其它礦井積累了經(jīng)驗。

參考文獻

[1] 陽憲惠.現(xiàn)場總線技術及其應用[M].北京：清華大學出版社，1999.

[2] 瞿坦.數(shù)據(jù)通訊及網(wǎng)絡基礎[M].武漢：華中理工大學出版社，1996.

[3] 唐濟揚.基于現(xiàn)場總線技術的先進控制系統(tǒng)[J].制造業(yè)自動化，2000（07）：31-35.

[4] 孫方，楊躍軍，馬琳，嚴明林.綜采工作面信息化系統(tǒng)的應用[J].中國設備工程，2012 （02）.endprint

（3）3300V配電界面：顯示采煤機、刮板輸送機的3300V組合開關的工作狀態(tài)、電流、電壓值、連接設備、開關故障信息，如圖5所示。

（4）電液控支架界面：顯示電液控支架的實時運行狀態(tài)、每組支架的立柱壓力、推移行程、煤機位置、工作面的產(chǎn)量、推進度等，如圖6所示。

6.2組態(tài)軟件的IO點連接

通過組態(tài)軟件的IO點連接實現(xiàn)組態(tài)畫面的實時動態(tài)顯示。

（1）建立所控設備的相關變量。

（2）在組態(tài)軟件的設備項添加com口。

（3）在畫面建立動畫連接。

（4）設置報警配置、歷史數(shù)據(jù)記錄、網(wǎng)絡配置、web發(fā)布等相關功能。

6.3 OPC發(fā)布

組態(tài)王具有網(wǎng)絡OPC功能，組態(tài)王與組態(tài)王之間可以通過網(wǎng)絡以OPC方式進行通訊，同樣其他OPCclient/OPCserver也可以通過網(wǎng)絡與組態(tài)王之間以OPC方式進行通訊。

組態(tài)王的安裝程序里提供了一個網(wǎng)絡OPC配置工具（路徑：Value Pack->工具->網(wǎng)絡opc配置工具），在使用網(wǎng)絡OPC模式前，需要配置充當OPC服務器的機器，即是指對dcomcnfg程序進行配置，以前我們需要手動進入dcomcnfg程序進行配置，現(xiàn)在我們只需使用DCOM配置工具對系統(tǒng)進行自動配置，實現(xiàn)手動配置的效果。但目前測試的結果是有的機器用這個配置工具配置完成后可以實現(xiàn)OPC通訊，有的機器配置后還是不能實現(xiàn)OPC通訊，如果出現(xiàn)不能通訊的情況，請手動配置DCOM。

7視頻監(jiān)視系統(tǒng)

該工作面設8個視頻采集點，采用的是模擬攝像儀，分別為面溜下機頭、轉載機頭、下運皮帶儲帶倉、下運皮帶機頭、運斜皮帶儲帶倉、運斜皮帶機頭、三中小井下口、集控室，上述視頻監(jiān)視畫面同步上傳至地面調度室，實現(xiàn)了集控室及遠程實時順煤流監(jiān)視功能，并通過網(wǎng)絡硬盤對視頻信息進行實時存儲，方便了事故的分析與解決，如圖7所示。

結語

目前錢家營礦的高產(chǎn)高效工作面信息化建設達到了設計要求，現(xiàn)場數(shù)據(jù)穩(wěn)定、時效性強、方便查詢，滿足了調度指揮功能，是現(xiàn)代化礦井信息化發(fā)展的趨勢。在礦山開采、礦壓監(jiān)測、供電系統(tǒng)監(jiān)測、設備良性循環(huán)等方面提供了大量的數(shù)據(jù)信息、積累了很多經(jīng)驗，現(xiàn)場職工的操作更透明，大大縮短了事故時間，提高了設備的開機率和工作效率，對員工的安全指數(shù)和幸福指數(shù)都有很大改善，真正滿足了綜采工作面高產(chǎn)高效的要求，實現(xiàn)了預期的目標，為其它工作面和其它礦井積累了經(jīng)驗。

參考文獻

[1] 陽憲惠.現(xiàn)場總線技術及其應用[M].北京：清華大學出版社，1999.

[2] 瞿坦.數(shù)據(jù)通訊及網(wǎng)絡基礎[M].武漢：華中理工大學出版社，1996.

[3] 唐濟揚.基于現(xiàn)場總線技術的先進控制系統(tǒng)[J].制造業(yè)自動化，2000（07）：31-35.

[4] 孫方，楊躍軍，馬琳，嚴明林.綜采工作面信息化系統(tǒng)的應用[J].中國設備工程，2012 （02）.endprint