牛文斌，王明勇

潞安集團(tuán)潞寧煤業(yè)公司，山西 長(zhǎng)治 046032

0 引言

采煤機(jī)遠(yuǎn)程通訊和工作面集中控制技術(shù)是現(xiàn)代化礦井的標(biāo)志，它包括工作面設(shè)備，主要是采煤機(jī)的運(yùn)行參數(shù)與地面控制中心的數(shù)據(jù)傳輸、運(yùn)行狀態(tài)和位置的監(jiān)控，地面控制中心對(duì)井下設(shè)備工作運(yùn)行的操作控制，也就是實(shí)現(xiàn)無人工作面的最終目的。

1 國(guó)內(nèi)外采煤機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的概況、水平和發(fā)展趨勢(shì)

美國(guó)JOY、德國(guó)Eickhoff采煤機(jī)都實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸、集中監(jiān)控和分集中控制，采煤機(jī)通過供電電纜的控制芯線或先導(dǎo)芯線與順槽集中控制站連接。順槽集中控制站包括負(fù)荷中心、調(diào)制解調(diào)器、微機(jī)MICOS、顯示器、鍵盤和接口。順槽集中控制站與采煤機(jī)、液壓支架控制系統(tǒng)、工作面輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)相連，通過中繼站可與大于5km的地面數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器連接，后者把信號(hào)傳給礦井地面站。

國(guó)內(nèi)電牽引采煤機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控控制系統(tǒng)的發(fā)展階段僅限于數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?，MGTY/700-1.1WD系列采煤機(jī)控制系統(tǒng)都具有數(shù)據(jù)上傳監(jiān)測(cè)功能，但是上傳數(shù)據(jù)量較小，信號(hào)通過動(dòng)力電纜傳輸干擾大，就礦上的監(jiān)測(cè)監(jiān)控、集中控制要求還有一定的差距。

2 系統(tǒng)構(gòu)成

考慮到設(shè)備系統(tǒng)和智能型采煤機(jī)的配套和兼容性，與上位機(jī)集中監(jiān)控系統(tǒng)控制精度、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、及其它主機(jī)性能指標(biāo)，總體設(shè)計(jì)思想為：基于MODBUSRTU通信技術(shù)，順槽主機(jī)監(jiān)測(cè)控制方式，對(duì)被控對(duì)象給定操作權(quán)限，實(shí)現(xiàn)身份智能識(shí)別。同時(shí)基于優(yōu)化控制技術(shù)，尋求設(shè)備效率的最大化，并通過算機(jī)圖形技術(shù)，建立良好的人機(jī)環(huán)境。包括上位機(jī)、下位機(jī)、可靠的位置感器、油缸行程傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)及機(jī)械部分，其中：

硬件組成由MITSUBISHI FX2N-32MR可編程邏輯控制器、OMRON NS10系列工業(yè)控制PC、多路通信隔離轉(zhuǎn)換帶模擬量開關(guān)量采集電路、直流開關(guān)電源模塊、操作執(zhí)行元件等組成；執(zhí)行機(jī)構(gòu)由高強(qiáng)度自復(fù)位式專用按鈕組成；機(jī)械結(jié)構(gòu)為礦用隔爆型箱體結(jié)構(gòu)。

3 網(wǎng)路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示，采煤機(jī)與遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)之間通過MODBUS RS485連接，在遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)為采煤機(jī)的上位機(jī)，可對(duì)采煤機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)讀取，也可以向采煤機(jī)的控制系統(tǒng)寫入數(shù)據(jù)，完成對(duì)采煤機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)控制功能，同時(shí)將遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的RS485信號(hào)轉(zhuǎn)換成TCP/IP進(jìn)入礦井環(huán)網(wǎng)交換機(jī)，工作面集成主機(jī)和地面集成主機(jī)都可以對(duì)工作面采煤機(jī)監(jiān)測(cè)控制。甚至通過Internet網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，這樣就能在世界任何地點(diǎn)都能實(shí)時(shí)監(jiān)控煤礦生產(chǎn)運(yùn)行情況。這就真正實(shí)現(xiàn)了采煤機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)控制。

基于ModbusRTU和Web的通信機(jī)制Modbus是一種開放式的通訊協(xié)議，通過此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)(例如以太網(wǎng)，RS485網(wǎng)絡(luò))和其它設(shè)備之間可以通信，可以連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行集中監(jiān)控。ModbusRTU協(xié)議采用主／從查詢式的機(jī)制并采用CRC校驗(yàn)算法，校驗(yàn)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，可以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性。為了使現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)、外部互聯(lián)網(wǎng)充分?jǐn)M合，發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)智能監(jiān)控，引入了Web技術(shù)，通過Web瀏覽器以操作方式實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的遠(yuǎn)程診斷和監(jiān)視，進(jìn)一步提高設(shè)備自動(dòng)化水平和維護(hù)管理水平。結(jié)合該兩種通信機(jī)制，設(shè)計(jì)了采煤機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。

采煤機(jī)數(shù)據(jù)流向如圖2所示，下圖中定義主控模塊將主機(jī)從采煤機(jī)的數(shù)據(jù)讀入，并送入PLC中的數(shù)據(jù)寄存器單元內(nèi)，同時(shí)將工作面集控系統(tǒng)或地面疾控系統(tǒng)傳來的數(shù)據(jù)放入PLC對(duì)應(yīng)的單元內(nèi)，對(duì)采煤機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

圖2 采煤機(jī)數(shù)據(jù)流向

4 上位機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控集中控制

如圖3是漳村煤礦2303和3103自動(dòng)化工作面集控系統(tǒng)采煤機(jī)監(jiān)測(cè)控制界面，界面中利用圖文、圖表可全面的監(jiān)控采煤機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，界面中間綠色箭頭代表采煤機(jī)運(yùn)行方向，框內(nèi)是采煤機(jī)實(shí)時(shí)速度，工作面傾角和走向傾角，棒狀圖形顯示電機(jī)的溫度和電流，綠色時(shí)為正常范圍，超過范圍以紅色報(bào)警顯示，同時(shí)采煤機(jī)故障狀態(tài)里面記錄故障內(nèi)容，中間采煤機(jī)圖形形象的現(xiàn)實(shí)采煤機(jī)滾筒的高度和煤機(jī)在工作面的位置，最下方是采煤機(jī)遠(yuǎn)程控制按鈕，用戶輸入登錄權(quán)限密碼后可遠(yuǎn)程操作采煤機(jī)。

圖3 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)界面

5 結(jié)論

該系統(tǒng)大大的提高采煤的工作效率；在工作面生產(chǎn)過程中，滿足本工作面設(shè)備安裝和生產(chǎn)要求；保證實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院瓦h(yuǎn)程控制的安全性，滿足自動(dòng)化要求；齊全的保護(hù)功能提高了設(shè)備的使用壽命，減少了故障排除處理時(shí)間。對(duì)礦井?dāng)?shù)字化礦山的建設(shè)具有一定的推動(dòng)作用，實(shí)現(xiàn)了管理信息化、設(shè)備控制自動(dòng)化、綜合機(jī)械化的目標(biāo)，將徹底打破我國(guó)傳統(tǒng)煤礦自動(dòng)化、信息化水平較低的局面，改變我國(guó)傳統(tǒng)煤炭行業(yè)的安全生產(chǎn)方式和管理手段，以實(shí)現(xiàn)管理信息化、安全生產(chǎn)信息化，全面實(shí)現(xiàn)數(shù)字化礦山的建設(shè)，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)綜合自動(dòng)化與信息化同步建設(shè)的空白，成為我國(guó)煤炭企業(yè)現(xiàn)代化礦井的開發(fā)與應(yīng)用示范工程，走出了一條我國(guó)煤礦生產(chǎn)新型工業(yè)化產(chǎn)業(yè)化道路。

[1]邵云濤，郭芳瑞.基于ModbusRTU和Web的采煤機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)[J].煤礦機(jī)電，2008.

[2]關(guān)彬，張翼.采煤機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)及綜采面數(shù)據(jù)上傳的實(shí)現(xiàn)[J].科技廣場(chǎng)，2007(3).

[3]龔仲華.三菱FX系列PLC應(yīng)用技術(shù)[M].人民郵電出版社，2010.

[4]劉軍，王忠賓，?？?，朱雯川.采煤機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2010(6).

[5]李劍峰.新型電牽引采煤機(jī)監(jiān)測(cè)監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)[J].機(jī)械與電子，2009(1).

[6]李勝.采煤機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀及組成原理研究[J].科技資訊，2009(12).

[7]倪文峰，王忠賓，李舒斌，王磊磊，孟凡旺.基于虛擬機(jī)的采煤機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù).

[8]李軍利，盧喜山，徐向東，廉自生.采煤機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)研究[J].煤礦機(jī)械，2007(5).