礦山機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化供電系統(tǒng)思考

李永祿

（甘肅能源化工職業(yè)學(xué)院，甘肅 蘭州 730207）

在礦山開采中，隨著技術(shù)進(jìn)步，以及對礦產(chǎn)需求的不斷增長，煤礦企業(yè)紛紛致力于開采效率的提升，運(yùn)用自動(dòng)化、機(jī)械化設(shè)備作業(yè)，不斷提升通風(fēng)、制動(dòng)、采礦、傳送等設(shè)備功率，因而對電能供應(yīng)的需求也大大增加。這些導(dǎo)致礦山原有供電系統(tǒng)，增加了大量的工作負(fù)荷。而供電設(shè)備主要采用結(jié)構(gòu)復(fù)雜的獨(dú)立工作站形式，反應(yīng)速度和可靠性不足，缺乏自動(dòng)控制和故障診斷能力。因此，要對供電系統(tǒng)加以優(yōu)化，采取自動(dòng)化供電系統(tǒng)的方案。

1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

對礦山機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化供電系統(tǒng)，在整體結(jié)構(gòu)方面，要考慮到滿足各項(xiàng)功能需求，包括遠(yuǎn)程遙控、直接顯示、斷電記憶、標(biāo)準(zhǔn)化接口及擴(kuò)展等。在自動(dòng)化系統(tǒng)中，需要采集電流、電壓等模擬信號(hào)，向集中控制系統(tǒng)中上傳。集中控制系統(tǒng)對反饋信號(hào)加以接收，然后依據(jù)指令將相應(yīng)命令發(fā)出，對各個(gè)對象執(zhí)行總線系統(tǒng)形成控制，發(fā)送具體指令，調(diào)節(jié)電壓電流和過載能力等。

監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行中，需要實(shí)施顯示監(jiān)測信號(hào)，控制人員對于設(shè)備電氣控制系統(tǒng)的運(yùn)行情況，能夠隨時(shí)了解，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理故障風(fēng)險(xiǎn)。在系統(tǒng)運(yùn)行中，如果出現(xiàn)故障，集中控制系統(tǒng)立即發(fā)出命令，將工作中斷[1]。同時(shí)控制系統(tǒng)對故障發(fā)生具體信息，要自動(dòng)記錄，讓工作人員可以快速找到并解決故障，恢復(fù)系統(tǒng)正常運(yùn)行。在集中控制系統(tǒng)中，為了確保適應(yīng)能力、升級(jí)能力良好，需要保證標(biāo)準(zhǔn)接口，滿足功能擴(kuò)展需求，可以方便的增加監(jiān)控點(diǎn)、設(shè)備等。

通過集中控制中心的工控計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的監(jiān)控軟件，控制人員可以實(shí)時(shí)監(jiān)控礦井內(nèi)所有機(jī)械設(shè)備供電系統(tǒng)的工作狀態(tài)和狀態(tài)。設(shè)計(jì)中采用了冗余技術(shù)，提高了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信的可靠性。電子傳感器主要用于各子系統(tǒng)采集的信號(hào)的輸入。網(wǎng)關(guān)統(tǒng)一管理各個(gè)節(jié)點(diǎn)，同時(shí)與集中控制中心實(shí)時(shí)交換數(shù)據(jù)。各信息集成分站主要由PC端、協(xié)議轉(zhuǎn)換器等外圍設(shè)備組成。不斷與各點(diǎn)監(jiān)控系統(tǒng)交換信息，對收集到的信息進(jìn)行初步匯總分析。

接收集中控制中心的控制指令，將控制指令轉(zhuǎn)換為模擬控制信號(hào)到現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。監(jiān)測系統(tǒng)在現(xiàn)場對設(shè)備供電系統(tǒng)進(jìn)行直接監(jiān)控、調(diào)整，保護(hù)設(shè)備，不間斷地檢測設(shè)備運(yùn)行狀況，實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)收集和傳輸信息的變電站，當(dāng)它接收中央控制中心的控制指令，控制直接進(jìn)行操作，電子控制設(shè)備按中央控制中心指令操作。

2 集控系統(tǒng)主站點(diǎn)

在集控系統(tǒng)中，主站點(diǎn)發(fā)揮著重要的作用，將信息從各個(gè)分站點(diǎn)匯總，經(jīng)過相應(yīng)的交換、運(yùn)算、分析，滿足礦山所有機(jī)械設(shè)備供電系統(tǒng)的統(tǒng)一管理控制，功能通過屏顯功能完成。其中包括了網(wǎng)卡、電源設(shè)備、工控機(jī)等，其中工控機(jī)有1臺(tái)備用，如果主工控機(jī)在運(yùn)行中發(fā)生故障，備用設(shè)備立即啟動(dòng)，對控制無縫銜接，保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。集控系統(tǒng)主站點(diǎn)，使用WIN7作為操作控制系統(tǒng)，使用IFIX分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)動(dòng)畫控制軟件作為監(jiān)控設(shè)備控制系統(tǒng)。可以通過選定圖片、動(dòng)畫等形式，在屏幕中顯示監(jiān)控信息[2]?？刂迫藛T通過直觀的觀看，能夠?qū)υO(shè)備供電系統(tǒng)整體運(yùn)行情況、運(yùn)行狀態(tài)加以掌握。

交控系統(tǒng)和設(shè)備信息交流，是通過監(jiān)控軟件及OLE過程控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，在不同設(shè)備供應(yīng)商之間，能夠?qū)崿F(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的通訊接口，在不同設(shè)備之間，滿足數(shù)據(jù)和信息的交流，同時(shí)在未來擴(kuò)展設(shè)備、增加功能等操作上也提供了便利。

3 分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)當(dāng)面，采用了PC系統(tǒng)、外圍系統(tǒng)、光電設(shè)備、通信協(xié)議換置器等。分系統(tǒng)的功能，在于對控制設(shè)備的實(shí)時(shí)現(xiàn)場監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行收集和統(tǒng)計(jì)，同時(shí)按照協(xié)議約定傳輸格式，轉(zhuǎn)換收集到的數(shù)據(jù)信息，利用相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)向中央主控系統(tǒng)傳遞。

主控系統(tǒng)分析得出相應(yīng)控制信號(hào)，發(fā)出后完成相應(yīng)控制。在設(shè)計(jì)當(dāng)中，由于礦山作業(yè)中使用的主要是低壓電源，為127V/220V，所以在選擇分監(jiān)控分站點(diǎn)電源的時(shí)候，采用單相變壓器有2kVA容量，120V/220V電壓。這樣，能夠轉(zhuǎn)換127V電壓，得到220V電壓，再利用UPS電源完成系統(tǒng)供電。

在款山作業(yè)當(dāng)中，由于需要面臨著十分不良的環(huán)境，所以分系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定性也十分重要。在PC選擇上，使用了嵌入式防爆式設(shè)計(jì)，觸摸屏為無縫結(jié)構(gòu)，用于分系統(tǒng)顯示功能。觸摸屏顯示信號(hào)，通過PC端輸出模擬信號(hào)接口，輸出顯影信號(hào)[3]。

智能控制系統(tǒng)，控制現(xiàn)場，對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)加以收集，與計(jì)算機(jī)單元之間的連接，通過標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議接口。作為網(wǎng)絡(luò)主站，整體控制結(jié)構(gòu)分單元，為現(xiàn)場監(jiān)控單元。系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)的通信，需要達(dá)到穩(wěn)定性和可靠性，所以選擇的信號(hào)通信線路，要使用雙絞線，達(dá)到電磁防護(hù)作用。使用直線的連接形式，連接總站和分站的控制系統(tǒng)，二者之間距離更短，控制時(shí)間、響應(yīng)時(shí)間都能縮短，提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率。在計(jì)算機(jī)和分站電路之間，可能存在電磁信號(hào)互相干擾。對此，在計(jì)算機(jī)入口段，設(shè)置光電耦合器，隔離計(jì)算機(jī)與分站電路，確保在控制系統(tǒng)運(yùn)行中，達(dá)到穩(wěn)定可靠的效果。而且，在傳輸信號(hào)時(shí)，能保持集中。緩存電阻可在控制總線末端增加，這樣，線路中的諧波電流就能夠被抵消，信號(hào)傳輸也將更加集中。在系統(tǒng)軟件中，控制系統(tǒng)選擇WIN7系統(tǒng)，同時(shí)借助通信控件、VC++6.0工具等，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控設(shè)備。

4 結(jié)論

在當(dāng)前的礦山作業(yè)當(dāng)中，越來越多的機(jī)械設(shè)備得到應(yīng)用，對電能的需求也不斷增加。為了確保安全、可靠、穩(wěn)定的供電，設(shè)計(jì)和應(yīng)用自動(dòng)化供電系統(tǒng)，在作業(yè)中為各個(gè)系統(tǒng)和設(shè)備提供持續(xù)的電能供應(yīng)。設(shè)計(jì)中注意系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行環(huán)境，以及可能出現(xiàn)的問題等，均采取有效的預(yù)防措施，確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定。