劉聰

摘 要：本文根據(jù)我國(guó)現(xiàn)有煤礦自動(dòng)化集中控制技術(shù)的發(fā)展情況，結(jié)合鶴崗富力煤礦實(shí)際，簡(jiǎn)訴了在主提升和供電系統(tǒng)方面集中控制技術(shù)的原理及應(yīng)用，其中包括提升鋼帶機(jī)和井下變電所安裝集控系統(tǒng)的目的、方案說(shuō)明、實(shí)現(xiàn)的功能等。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化集中控制技術(shù)；鋼帶機(jī)；井下變電所

引言：

在科學(xué)技術(shù)飛快進(jìn)步的今天，煤礦必須依靠科技進(jìn)步，轉(zhuǎn)型成為自動(dòng)化、信息化、數(shù)字化的高產(chǎn)高效礦井，才能生存和發(fā)展。隨著自動(dòng)化技術(shù)不斷在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用， 生產(chǎn)效率不斷提升，尤其在煤炭產(chǎn)業(yè)上尤其重要，不但能解決煤礦中用人多、投入多的問(wèn)題，更能消除許多安全隱患，下面簡(jiǎn)訴煤礦提升鋼帶機(jī)和井下變電所自動(dòng)化集中控制技術(shù)技術(shù)原理及應(yīng)用。

1鋼帶機(jī)自動(dòng)化集中控制：

（1）現(xiàn)場(chǎng)情況和改造目的：

鶴崗富力煤礦共有四臺(tái)皮帶機(jī)電控系統(tǒng)，其中地面鋼絲繩牽引皮帶機(jī)的兩套電控系統(tǒng)是基于GE90-30 PLC和6RA70直流調(diào)速裝置的磁場(chǎng)可逆電樞串聯(lián)12脈動(dòng)鋼帶機(jī)電控系統(tǒng)，另外井下還有三臺(tái)隔爆兼本安型皮帶電控系統(tǒng)。該四臺(tái)設(shè)備目前的控制方式是每班配皮帶機(jī)工手動(dòng)開(kāi)車(chē)。在當(dāng)今的技術(shù)條件下，該控制工藝顯得比較落后，一方面皮帶機(jī)控制工藝本來(lái)就很簡(jiǎn)單，開(kāi)啟之后基本無(wú)需再進(jìn)行任何操作，除非拉保護(hù)、或故障動(dòng)作導(dǎo)致停車(chē)后才需司機(jī)再次啟動(dòng)，所以司機(jī)崗位需要的操作極少，每班配置司機(jī)屬于人員的極大浪費(fèi)；另一方面皮帶機(jī)運(yùn)行的狀況只有司機(jī)知道，地面機(jī)電科、調(diào)度等單位要想了解設(shè)備運(yùn)行情況還需和皮帶機(jī)房通電話了解，而且往往不能得到全面、細(xì)致的了解；另外各條皮帶之間運(yùn)行情況也無(wú)法相互了解，上下皮帶之間的聯(lián)絡(luò)也需要靠電話進(jìn)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(jī)遠(yuǎn)程控制自動(dòng)化平臺(tái)，對(duì)該四臺(tái)皮帶機(jī)進(jìn)行集中控制，在地面就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各臺(tái)皮帶機(jī)的運(yùn)行狀況、數(shù)據(jù)、故障報(bào)警等信息進(jìn)行全面、細(xì)致的觀察的記錄，并可進(jìn)行遠(yuǎn)程啟動(dòng)、停止、故障復(fù)位等操作，這樣一來(lái)，就無(wú)需每臺(tái)設(shè)備全天配備操作工，司機(jī)房無(wú)人值守，只需要一名巡檢人員在發(fā)生故障遠(yuǎn)程無(wú)法處理時(shí)檢修設(shè)備即可。使人力、物力成本大大減少，自動(dòng)化程度極大提高。

（2）方案說(shuō)明：

本方案通過(guò)礦局域網(wǎng)將井下三條皮帶的PLC、地面鋼帶機(jī)的主、副P(pán)LC及集控上位機(jī)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)集控上位機(jī)對(duì)各PLC的監(jiān)控。

①網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)：改造需要礦方將礦局域網(wǎng)引至井下三臺(tái)皮帶機(jī)房及地面鋼帶機(jī)房，并為PLC、上位機(jī)設(shè)備分配固定IP地址。

②電控改造：

地面鋼帶機(jī)：電控系統(tǒng)更換整套PLC為西門(mén)子S7-300系列PLC（S7-300PLC的網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)大），在機(jī)房裝設(shè)一臺(tái)工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)。

井下三臺(tái)皮帶機(jī)：電控系統(tǒng)需要為每臺(tái)PLC增加以太網(wǎng)模塊，在各皮帶機(jī)房各裝設(shè)工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)一臺(tái)；由于控制方式的改變，電控系統(tǒng)需要對(duì)各臺(tái)設(shè)備的PLC程序的有關(guān)部分進(jìn)行編程、調(diào)試，對(duì)上位機(jī)進(jìn)行軟件升級(jí)、重新編程、調(diào)試；若現(xiàn)場(chǎng)的風(fēng)機(jī)、油泵等外部設(shè)備為就地由繼電器回路啟停控制，為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控，電控需要對(duì)外部線路進(jìn)行改造、增加PLC接口模塊，使這些設(shè)備的控制方式改為PLC直接輸出。增加集控上位機(jī)一臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各數(shù)據(jù)、保護(hù)的監(jiān)視及各現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制，同時(shí)為集控廠家提供啟動(dòng)、停止信號(hào)接口，實(shí)現(xiàn)在集控系統(tǒng)上位機(jī)上的啟、停操作。

（3）改造后實(shí)現(xiàn)的功能：

改造后新增的上位機(jī)可實(shí)現(xiàn)對(duì)各臺(tái)皮帶及其現(xiàn)場(chǎng)各設(shè)備（風(fēng)機(jī)、油泵、快開(kāi)等）的啟?？刂?，對(duì)開(kāi)車(chē)方式的選擇操作（提人、提煤、檢修等）及故障復(fù)位操作，可監(jiān)控電樞電流、勵(lì)磁電流、運(yùn)行速度等各項(xiàng)數(shù)據(jù)，可監(jiān)控電控系統(tǒng)的超速、倒轉(zhuǎn)、失磁、過(guò)流、調(diào)節(jié)器故障、快開(kāi)、快熔、急停、沿線急停、機(jī)頭機(jī)尾保護(hù)等所有保護(hù)動(dòng)作，可生成運(yùn)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(dòng)化集中控制：

（1）現(xiàn)場(chǎng)情況和改造目的：

鶴崗富力煤礦井下現(xiàn)有12個(gè)變電所，負(fù)責(zé)全礦的供電工作。為提高供電系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量，安裝自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)井下所有變電所高低壓開(kāi)關(guān)保護(hù)器、電力監(jiān)控分站、地面主控機(jī)的集成，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程地面監(jiān)測(cè)與控制，達(dá)到提高供電安全可靠性和減員提效的目的。

（2）方案說(shuō)明：

將12個(gè)變電所的天津天礦、淮南萬(wàn)泰、濟(jì)源華宇、中國(guó)電光、錦州華光、等廠家的高低壓保護(hù)器接入電力監(jiān)控分站，確保監(jiān)控分站正常讀取開(kāi)關(guān)保護(hù)器數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)保護(hù)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(shí)現(xiàn)電力監(jiān)控分站與地面控制機(jī)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(jié)構(gòu)，第一層為上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)，第二層為監(jiān)控分站，第三層為智能開(kāi)關(guān)。 系統(tǒng)采用工業(yè)以太網(wǎng)加現(xiàn)場(chǎng)總線模式，主干信道是以太環(huán)網(wǎng)到各變電所，通過(guò)變電所環(huán)網(wǎng)交換機(jī)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(nèi)采用分布式的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，各個(gè)開(kāi)關(guān)的智能綜合保護(hù)器通過(guò)RS485總線（或網(wǎng)絡(luò)雙絞線）接入到監(jiān)控分站。監(jiān)控分站采用RJ45標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)口與變電所的環(huán)網(wǎng)交換機(jī)連接，接入井下工業(yè)以太網(wǎng)。各個(gè)開(kāi)關(guān)的綜合保護(hù)器采集的各種信號(hào)參數(shù)和保護(hù)，通過(guò)RS485總線（或網(wǎng)絡(luò)雙絞線）傳至監(jiān)控分站，監(jiān)控分站對(duì)采集到的信息進(jìn)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(tái)，構(gòu)成全礦井電力監(jiān)控系統(tǒng)。電力監(jiān)控系統(tǒng)后臺(tái)以O(shè)PC方式，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)饺V井綜合自動(dòng)化平臺(tái)。同時(shí)監(jiān)控分站可以根據(jù)地面監(jiān)控主機(jī)的指令對(duì)綜合保護(hù)器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制操作。

（3）改造后實(shí)現(xiàn)的功能：

井下所有變電所的高壓開(kāi)關(guān)具有較完善的保護(hù)系統(tǒng)和遠(yuǎn)程通訊功能，具備實(shí)現(xiàn)變電所集中監(jiān)控條件；所有低壓防爆饋電開(kāi)關(guān)和防爆型照明綜保開(kāi)關(guān)具備遠(yuǎn)程通訊功能，實(shí)現(xiàn)地面遠(yuǎn)程通信及監(jiān)控；電力監(jiān)控分站、環(huán)網(wǎng)交換機(jī)肩負(fù)著井下各變電所自動(dòng)化設(shè)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(shí)UPS后備供電功能，使地面集控室能實(shí)時(shí)觀察井下各變電所供電情況。

3 結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，隨著自動(dòng)化集中控制技術(shù)在煤礦中應(yīng)用，充分發(fā)揮了管理信息網(wǎng)絡(luò)和各生產(chǎn)控制系統(tǒng)應(yīng)有的功效，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)管控一體化的理想格局，并達(dá)到減員增效的目的；促進(jìn)的煤礦更好、更快的科學(xué)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 《煤礦電工手冊(cè)》第四分冊(cè).

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