淺論自動化集中控制技術在煤礦中的應用

劉聰

摘 要：本文根據(jù)我國現(xiàn)有煤礦自動化集中控制技術的發(fā)展情況，結合鶴崗富力煤礦實際，簡訴了在主提升和供電系統(tǒng)方面集中控制技術的原理及應用，其中包括提升鋼帶機和井下變電所安裝集控系統(tǒng)的目的、方案說明、實現(xiàn)的功能等。

關鍵詞：自動化集中控制技術；鋼帶機；井下變電所

引言：

在科學技術飛快進步的今天，煤礦必須依靠科技進步，轉型成為自動化、信息化、數(shù)字化的高產高效礦井，才能生存和發(fā)展。隨著自動化技術不斷在各個領域的應用， 生產效率不斷提升，尤其在煤炭產業(yè)上尤其重要，不但能解決煤礦中用人多、投入多的問題，更能消除許多安全隱患，下面簡訴煤礦提升鋼帶機和井下變電所自動化集中控制技術技術原理及應用。

1鋼帶機自動化集中控制：

（1）現(xiàn)場情況和改造目的：

鶴崗富力煤礦共有四臺皮帶機電控系統(tǒng)，其中地面鋼絲繩牽引皮帶機的兩套電控系統(tǒng)是基于GE90-30 PLC和6RA70直流調速裝置的磁場可逆電樞串聯(lián)12脈動鋼帶機電控系統(tǒng)，另外井下還有三臺隔爆兼本安型皮帶電控系統(tǒng)。該四臺設備目前的控制方式是每班配皮帶機工手動開車。在當今的技術條件下，該控制工藝顯得比較落后，一方面皮帶機控制工藝本來就很簡單，開啟之后基本無需再進行任何操作，除非拉保護、或故障動作導致停車后才需司機再次啟動，所以司機崗位需要的操作極少，每班配置司機屬于人員的極大浪費；另一方面皮帶機運行的狀況只有司機知道，地面機電科、調度等單位要想了解設備運行情況還需和皮帶機房通電話了解，而且往往不能得到全面、細致的了解；另外各條皮帶之間運行情況也無法相互了解，上下皮帶之間的聯(lián)絡也需要靠電話進行，十分落后。因此提出改造方案，基于礦局域網(wǎng)搭建皮帶機遠程控制自動化平臺，對該四臺皮帶機進行集中控制，在地面就可以實現(xiàn)對各臺皮帶機的運行狀況、數(shù)據(jù)、故障報警等信息進行全面、細致的觀察的記錄，并可進行遠程啟動、停止、故障復位等操作，這樣一來，就無需每臺設備全天配備操作工，司機房無人值守，只需要一名巡檢人員在發(fā)生故障遠程無法處理時檢修設備即可。使人力、物力成本大大減少，自動化程度極大提高。

（2）方案說明：

本方案通過礦局域網(wǎng)將井下三條皮帶的PLC、地面鋼帶機的主、副PLC及集控上位機進行聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)集控上位機對各PLC的監(jiān)控。

①網(wǎng)絡基礎：改造需要礦方將礦局域網(wǎng)引至井下三臺皮帶機房及地面鋼帶機房，并為PLC、上位機設備分配固定IP地址。

②電控改造：

地面鋼帶機：電控系統(tǒng)更換整套PLC為西門子S7-300系列PLC（S7-300PLC的網(wǎng)絡功能強大），在機房裝設一臺工業(yè)以太網(wǎng)交換機。

井下三臺皮帶機：電控系統(tǒng)需要為每臺PLC增加以太網(wǎng)模塊，在各皮帶機房各裝設工業(yè)以太網(wǎng)交換機一臺；由于控制方式的改變，電控系統(tǒng)需要對各臺設備的PLC程序的有關部分進行編程、調試，對上位機進行軟件升級、重新編程、調試；若現(xiàn)場的風機、油泵等外部設備為就地由繼電器回路啟?？刂?，為了實現(xiàn)遠程遙控，電控需要對外部線路進行改造、增加PLC接口模塊，使這些設備的控制方式改為PLC直接輸出。增加集控上位機一臺，實現(xiàn)對現(xiàn)場各數(shù)據(jù)、保護的監(jiān)視及各現(xiàn)場設備的控制，同時為集控廠家提供啟動、停止信號接口，實現(xiàn)在集控系統(tǒng)上位機上的啟、停操作。

（3）改造后實現(xiàn)的功能：

改造后新增的上位機可實現(xiàn)對各臺皮帶及其現(xiàn)場各設備（風機、油泵、快開等）的啟?？刂?，對開車方式的選擇操作（提人、提煤、檢修等）及故障復位操作，可監(jiān)控電樞電流、勵磁電流、運行速度等各項數(shù)據(jù)，可監(jiān)控電控系統(tǒng)的超速、倒轉、失磁、過流、調節(jié)器故障、快開、快熔、急停、沿線急停、機頭機尾保護等所有保護動作，可生成運行曲線和數(shù)據(jù)并保存至少30天以上。

2 井下變電所自動化集中控制：

（1）現(xiàn)場情況和改造目的：

鶴崗富力煤礦井下現(xiàn)有12個變電所，負責全礦的供電工作。為提高供電系統(tǒng)運行質量，安裝自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)井下所有變電所高低壓開關保護器、電力監(jiān)控分站、地面主控機的集成，實現(xiàn)遠程地面監(jiān)測與控制，達到提高供電安全可靠性和減員提效的目的。

（2）方案說明：

將12個變電所的天津天礦、淮南萬泰、濟源華宇、中國電光、錦州華光、等廠家的高低壓保護器接入電力監(jiān)控分站，確保監(jiān)控分站正常讀取開關保護器數(shù)據(jù)，實現(xiàn)保護器與電力監(jiān)控分站的雙向數(shù)據(jù)通信。與工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)電力監(jiān)控分站與地面控制機的數(shù)據(jù)通信。

井下變電所電力監(jiān)控系統(tǒng)采用三層結構，第一層為上位監(jiān)控計算機，第二層為監(jiān)控分站，第三層為智能開關。 系統(tǒng)采用工業(yè)以太網(wǎng)加現(xiàn)場總線模式，主干信道是以太環(huán)網(wǎng)到各變電所，通過變電所環(huán)網(wǎng)交換機數(shù)據(jù)接口將變電所監(jiān)控分站接入系統(tǒng)。在變電所內采用分布式的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，各個開關的智能綜合保護器通過RS485總線（或網(wǎng)絡雙絞線）接入到監(jiān)控分站。監(jiān)控分站采用RJ45標準以太網(wǎng)口與變電所的環(huán)網(wǎng)交換機連接，接入井下工業(yè)以太網(wǎng)。各個開關的綜合保護器采集的各種信號參數(shù)和保護，通過RS485總線（或網(wǎng)絡雙絞線）傳至監(jiān)控分站，監(jiān)控分站對采集到的信息進行處理后，經(jīng)工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)集中傳輸?shù)降孛娴V井電力監(jiān)控后臺，構成全礦井電力監(jiān)控系統(tǒng)。電力監(jiān)控系統(tǒng)后臺以OPC方式，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)饺V井綜合自動化平臺。同時監(jiān)控分站可以根據(jù)地面監(jiān)控主機的指令對綜合保護器進行遠程控制操作。

（3）改造后實現(xiàn)的功能：

井下所有變電所的高壓開關具有較完善的保護系統(tǒng)和遠程通訊功能，具備實現(xiàn)變電所集中監(jiān)控條件；所有低壓防爆饋電開關和防爆型照明綜保開關具備遠程通訊功能，實現(xiàn)地面遠程通信及監(jiān)控；電力監(jiān)控分站、環(huán)網(wǎng)交換機肩負著井下各變電所自動化設備的數(shù)據(jù)采集和傳輸，必須保證正常供電，并具備3小時UPS后備供電功能，使地面集控室能實時觀察井下各變電所供電情況。

3 結束語

近年來，隨著自動化集中控制技術在煤礦中應用，充分發(fā)揮了管理信息網(wǎng)絡和各生產控制系統(tǒng)應有的功效，實現(xiàn)了監(jiān)管控一體化的理想格局，并達到減員增效的目的；促進的煤礦更好、更快的科學發(fā)展。

參考文獻：

[1] 《煤礦電工手冊》第四分冊.

[2] 《常用供配電設備選型手冊》第一分冊（下），《煤礦安全規(guī)程》2011版.endprint