煤礦提升信號(hào)系統(tǒng)電纜光纖化改造

牛軍軍 李文冬 周國(guó)輝

（義煤集團(tuán)新安縣云頂煤業(yè)有限公司，河南 洛陽(yáng) 471800）

1 引言

提升信號(hào)系統(tǒng)為提升機(jī)控制系統(tǒng)的重要組成部分，其可靠性直接影響整個(gè)提升系統(tǒng)的安全運(yùn)行。據(jù)調(diào)查與分析，提升信號(hào)問(wèn)題是誘發(fā)提升事故的第一原因。以云頂煤礦的實(shí)際應(yīng)用為例，將原來(lái)的電纜信號(hào)傳輸方式進(jìn)行了光纖化改造，大大提高了運(yùn)行的安全性。

2 提升通訊電纜傳輸存在問(wèn)題

2.1 原信號(hào)系統(tǒng)組成及功能

云頂煤礦提升機(jī)主井信號(hào)系統(tǒng)由裝載信號(hào)站、卸載信號(hào)及機(jī)房信號(hào)柜組成，均為PLC 控制系統(tǒng)，保障了設(shè)備之間大量的邏輯信號(hào)可靠傳輸。

（1）井底裝載站。FX2N-48MR PLC 系統(tǒng)通過(guò)通訊電纜接收機(jī)房信號(hào)柜的指令信號(hào)，完成自動(dòng)裝煤任務(wù)，并將上提信號(hào)返回至井口信號(hào)房。

（2）井口卸載站。FX2N-48MR PLC 系統(tǒng)將井底信號(hào)通過(guò)通訊電纜轉(zhuǎn)送至機(jī)房信號(hào)柜，并接收其指令信號(hào)，完成自動(dòng)卸煤任務(wù)。

（3）機(jī)房信號(hào)柜。FX2N-32MR PLC 系統(tǒng)負(fù)責(zé)接收與顯示井口、井底提升信號(hào)，并將提升信號(hào)傳輸至提升機(jī)機(jī)房電控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)安全閉鎖。如圖1所示。

圖1 信號(hào)系統(tǒng)示意圖

2.2 信號(hào)系統(tǒng)存在問(wèn)題

信號(hào)系統(tǒng)于2008 年投入運(yùn)行，從井口至井底采用一根礦用通訊電纜MKVVR-28×1.0進(jìn)行傳輸，初期運(yùn)行情況良好。因礦井井筒條件比較惡劣，淋水大，落碴較多，造成電纜受損嚴(yán)重，經(jīng)常出現(xiàn)通信中斷，信號(hào)無(wú)法正常傳輸。雖然該礦多次更換電纜，但僅僅能夠維持幾個(gè)月，影響礦井生產(chǎn)。

3 提升信號(hào)系統(tǒng)光纖改造

3.1 改造方案

常用的提升信號(hào)傳輸方式有光纖通訊和電纜通訊（硬接線）。結(jié)合礦山實(shí)際情況，擬定了三種改造方案，并進(jìn)行了對(duì)比，如表1 所示。綜合各方因素考慮，確定采用方案三進(jìn)行改造。

表1 改造方案對(duì)比

3.2 改造增加設(shè)備與設(shè)置

按照方案三進(jìn)行改造時(shí)，需要增加的設(shè)備有：2臺(tái)1 光4 電百兆網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)GSGY-S-DD1425QN、4 臺(tái)12 路DI/12 路DO 網(wǎng) 絡(luò)IO 模 塊ZKD-1212ROETH（裝載信號(hào)系統(tǒng)和卸載信號(hào)系統(tǒng)各2 臺(tái)）、1 臺(tái)以太網(wǎng)通訊模塊BCNET-FX、2 臺(tái)繼電器RXM4AB2BD 及足夠長(zhǎng)的MGXTSV-8B 光纖電纜。將這些設(shè)備接入到原有信號(hào)系統(tǒng)中，如圖2 所示。

圖2 改造后信號(hào)系統(tǒng)示意圖

由于裝卸載信號(hào)系統(tǒng)PLC（FX2N-48MR）的標(biāo)配通訊口為422 通訊協(xié)議，因此接入了以太網(wǎng)通訊模塊，通過(guò)其處理器轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)協(xié)議。更換傳輸介質(zhì)后，將上位組態(tài)軟件的通訊協(xié)議由422 更改為以太網(wǎng)后，即可投入正常使用，如圖3 所示。

3.3 光纖信號(hào)系統(tǒng)通訊

正常運(yùn)行時(shí)，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和光纖電纜組成了一個(gè)信號(hào)專用局域網(wǎng)絡(luò)。井口卸載PLC 傳輸?shù)拈_(kāi)關(guān)量通過(guò)繼電器和網(wǎng)絡(luò)IO 模塊轉(zhuǎn)為數(shù)字量通訊信號(hào)，再由網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)將其轉(zhuǎn)化為光信號(hào)，利用光纖電纜傳輸?shù)窖b載信號(hào)系統(tǒng)。此時(shí)，裝載信號(hào)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)重新將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字量通訊信號(hào)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)IO 模塊和繼電器轉(zhuǎn)為開(kāi)關(guān)量，傳輸至裝載PLC，從而實(shí)現(xiàn)井口卸載信號(hào)系統(tǒng)和井底裝載信號(hào)系統(tǒng)之間的通訊與邏輯閉鎖。機(jī)房工控機(jī)通過(guò)網(wǎng)線與網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)了直接與井口、井底信號(hào)系統(tǒng)的以太網(wǎng)通訊。

當(dāng)光纖通訊的環(huán)網(wǎng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，可通過(guò)裝載和卸載信號(hào)系統(tǒng)的繼電器自動(dòng)切換到原來(lái)主井井筒的通訊電纜，進(jìn)行信號(hào)的傳輸，確保系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠。

圖3 工控機(jī)通訊協(xié)議設(shè)置

4 結(jié)語(yǔ)

此次改造后，整個(gè)系統(tǒng)由簡(jiǎn)單落后的電纜通訊變成了先進(jìn)的以太網(wǎng)光纖通訊。將光纖通訊局域網(wǎng)再接入到本礦環(huán)網(wǎng)后，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)裝載站各設(shè)備的啟、停及運(yùn)行情況的遠(yuǎn)程監(jiān)控，為以后建設(shè)智慧礦山裝載系統(tǒng)預(yù)留了端口。同時(shí)又保留了通訊電纜作為應(yīng)急備用，大大提高了系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性。系統(tǒng)自改造投運(yùn)近一年來(lái)，運(yùn)行平穩(wěn)可靠，達(dá)到預(yù)期效果。