礦井供電綜合自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討

劉折　呂文星

摘 要：針對(duì)一緣煤業(yè)由于地面供電系統(tǒng)落后、供電設(shè)備服務(wù)年限長(zhǎng)趨于老化等問(wèn)題，對(duì)原供電系統(tǒng)進(jìn)行了升級(jí)改造，并對(duì)地面供電的綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。本文對(duì)地面供電自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容，以及系統(tǒng)中的軟件與設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)介。地面供電的綜合控制系統(tǒng)是未來(lái)煤礦供電控制的發(fā)展趨勢(shì)，是現(xiàn)代化礦井的必然要求。

關(guān)鍵詞：地面供電；自動(dòng)化；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.174

1 前言

一緣煤業(yè)由于原地面供電系統(tǒng)落后，不能滿足現(xiàn)有礦井地面安全生產(chǎn)的要求，且變壓器與供電線路等服務(wù)時(shí)間較長(zhǎng)而出現(xiàn)老化現(xiàn)象，導(dǎo)致供電系統(tǒng)整體可靠性降低，亟需升級(jí)改造。在地面供電系統(tǒng)中，供電線路的控制系統(tǒng)尤為重要。控制系統(tǒng)是整個(gè)地面供電網(wǎng)路的管理中心，為系統(tǒng)檢修、排查故障提供依據(jù)。綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)是現(xiàn)代化管理礦井的發(fā)展趨勢(shì)。本文基于一緣煤業(yè)實(shí)際情況，對(duì)升級(jí)的地面供電控制系統(tǒng)進(jìn)行探討。

2 煤礦地面供電綜合自動(dòng)化系統(tǒng)簡(jiǎn)介

地面供電網(wǎng)路的控制系統(tǒng)是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)與網(wǎng)路信號(hào)傳輸技術(shù)的有機(jī)結(jié)合而形成的對(duì)地面供電系統(tǒng)進(jìn)行管理、檢修的控制平臺(tái)。其工作任務(wù)主要有：（1）實(shí)時(shí)對(duì)地面網(wǎng)路的開(kāi)關(guān)、變壓器、線路的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，為管理人員提供管理依據(jù)。（2）控制地面開(kāi)關(guān)等電路元件，為線路檢修、分時(shí)供電等控制動(dòng)作提供集中化操作平臺(tái)。（3）根據(jù)供電網(wǎng)路所反映的電氣信息，為故障排查提供依據(jù)。總之，這個(gè)系統(tǒng)具有開(kāi)源化、集中控制化等特征，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)路的便捷控制。

3 一緣煤業(yè)地面供電綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)初探

井上供電系統(tǒng)一般涉及的配電及分路眾多，電纜布置繁瑣，且供電要求各異。這樣龐大的系統(tǒng)時(shí)刻產(chǎn)生大量的電路反饋信息，因此，在控制系統(tǒng)中還需構(gòu)建相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)各類信息進(jìn)行分類整理，便于系統(tǒng)的智能判別。以前的電氣開(kāi)關(guān)大多基于繼電器控制，這類開(kāi)關(guān)繁重且可靠性相對(duì)較差，如需對(duì)某一條線路的開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制，則操作任務(wù)繁瑣。故應(yīng)將以前的基于繼電器技術(shù)的開(kāi)關(guān)設(shè)備換為基于PLC的控制開(kāi)關(guān)，PLC技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)為通過(guò)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編程基于弱電系統(tǒng)控制強(qiáng)電系統(tǒng)，增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性的同時(shí)，可方便的實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)控制。

一緣煤業(yè)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路如圖1所示，根據(jù)供電要求及特點(diǎn)，對(duì)供電控制系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃，并基于數(shù)據(jù)庫(kù)、智能-人工信息判別、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)PLC控制技術(shù)等軟件技術(shù)構(gòu)件控制系統(tǒng)，再配備相應(yīng)的硬件設(shè)備，例如服務(wù)器、通信網(wǎng)路、監(jiān)視設(shè)備等。

3.1 控制系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)主要包括：MRTDBS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、I/O驅(qū)動(dòng)接口以及VB編程語(yǔ)言控制軟件三部分構(gòu)成。其中，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是用來(lái)對(duì)電路中各種的輸入信息及反饋信息分類整理、判別的基礎(chǔ)，是控制系統(tǒng)的核心部分，其主要由五個(gè)子庫(kù)構(gòu)成。

（1）組態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)（DSDBS）。DSDBS主要記錄整理特殊命令數(shù)據(jù)、反饋信息、數(shù)據(jù)屬性以及與時(shí)間相關(guān)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。在構(gòu)建DSDBS時(shí)，獲取的數(shù)據(jù)可由同一ADO處理連系，其后生成的組態(tài)信息數(shù)據(jù)由關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)。

（2）事件庫(kù)（DEDBS）。供電網(wǎng)路中的突發(fā)事件都由DEDBS進(jìn)行處理并存儲(chǔ)。DEDBS的核心特征為及時(shí)反饋特性，對(duì)此數(shù)據(jù)的分析、調(diào)用，以及后期的控制均要快捷，在發(fā)生電路故障或報(bào)警等突發(fā)狀況，可及時(shí)處理。

（3）優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)（PDBS）。PDBS可調(diào)出RTDBS中數(shù)據(jù)，并分析歸類，劃分?jǐn)?shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)別，因此與時(shí)間相關(guān)度越精確越好。在設(shè)計(jì)PDBS時(shí)，首先應(yīng)保證其與整個(gè)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)時(shí)間同步，才能保證其調(diào)用數(shù)據(jù)的有效性，以便于智能判別或管理者分析。

（4）歷史數(shù)據(jù)庫(kù)（HDBS）。HDBS的主要目的是存儲(chǔ)過(guò)去一定時(shí)間段內(nèi)的數(shù)據(jù)，以便于在需要這些數(shù)據(jù)時(shí)候及時(shí)調(diào)用，供管理人員分析。HDBS大大降低了數(shù)據(jù)接口及緩存負(fù)擔(dān)。HDBS的設(shè)計(jì)要點(diǎn)是：采用歷史數(shù)據(jù)緩沖技術(shù)，緩沖區(qū)大小根據(jù)計(jì)算機(jī)內(nèi)存以及硬盤存儲(chǔ)空間調(diào)整；才外，還可利用數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)以防數(shù)據(jù)存儲(chǔ)崩潰。

（5）內(nèi)存實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)（MRTDBS）。MRTDBS是整個(gè)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)交換的數(shù)據(jù)庫(kù)，在構(gòu)建MRTDBS時(shí)應(yīng)重點(diǎn)對(duì)訪問(wèn)接口、索引算法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

此外，控制系統(tǒng)的I/O驅(qū)動(dòng)接口以及VB編程語(yǔ)言控制軟件是供電網(wǎng)路硬件設(shè)備控制中心，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸并實(shí)時(shí)分析，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、指令發(fā)送等功能。

3.2 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)備

綜合接入網(wǎng)關(guān)和環(huán)網(wǎng)交換機(jī)設(shè)備是控制系統(tǒng)的主要硬件設(shè)備，下面對(duì)一緣煤業(yè)所用的兩者進(jìn)行簡(jiǎn)介。

（1）綜合接入網(wǎng)關(guān)（MSAG）。MSAG的主要任務(wù)是對(duì)地面供電網(wǎng)路中的電路或開(kāi)關(guān)等電氣裝置的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，并基于光纖傳送至管理平臺(tái)。MSAG基于ARM9內(nèi)核控制器與VxWORKS操作系統(tǒng)，采用TCPIP協(xié)議構(gòu)見(jiàn)通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)、跨總線的數(shù)據(jù)傳遞。

（2）環(huán)網(wǎng)交換機(jī)。將以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)網(wǎng)交換機(jī)應(yīng)用至地面供電控制系統(tǒng)，環(huán)網(wǎng)交換機(jī)是非常重要的硬件，具有輸電局域廣、安裝與維護(hù)便捷、可自動(dòng)感應(yīng)報(bào)警、操作簡(jiǎn)易等優(yōu)點(diǎn)。與井上供電系統(tǒng)與控制系統(tǒng)相連接，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)與自動(dòng)控制動(dòng)作。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)一緣煤業(yè)原落后的地面供電控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，保證了礦井的安全生產(chǎn)。基于數(shù)據(jù)庫(kù)、智能-人工信息判別、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)PLC控制技術(shù)等軟件技術(shù)構(gòu)件控制系統(tǒng)，構(gòu)建綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)，主要軟硬件包括：MRTDBS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、I/O驅(qū)動(dòng)接口以及VB編程語(yǔ)言控制軟件等。地面供電的綜合控制系統(tǒng)是未來(lái)煤礦供電控制的發(fā)展趨勢(shì)，是現(xiàn)代化礦井的必然要求。

作者簡(jiǎn)介：劉折（1988-），男，河南開(kāi)封人，主要從事：教學(xué)工作。