張 濤，劉昌國(guó)

（陜西彬長(zhǎng)小莊礦業(yè)有限公司，陜西 咸陽(yáng) 713500）

1 概況

小莊礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力6.0Mt/a，主立井井筒凈直徑7.5m，凈斷面44.2m2，井深427m，擔(dān)負(fù)全礦井的原煤提升任務(wù)并兼進(jìn)風(fēng)任務(wù)，裝備2對(duì)20t箕斗。采用多繩摩擦落地式提升系統(tǒng)，共設(shè)2個(gè)提升機(jī)房，智能化集中控制系統(tǒng)主要是采用統(tǒng)一的軟件平臺(tái)，將主井2個(gè)提升系統(tǒng)集中到副井提升系統(tǒng)監(jiān)控控制平臺(tái)，充分考慮子系統(tǒng)的接入與整合，資源共享，提高系統(tǒng)功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)主井提升系統(tǒng)的集中控制。

集中控制系統(tǒng)使各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)在異構(gòu)條件下可進(jìn)行有效集成和有機(jī)整合，實(shí)現(xiàn)相關(guān)聯(lián)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的綜合分析，集控中心人員通過相應(yīng)的權(quán)限對(duì)所有設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)副井集控對(duì)主井提升系統(tǒng)的控制和監(jiān)管，使主井提升系統(tǒng)從井下煤倉(cāng)到井上煤倉(cāng)提升運(yùn)輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能自動(dòng)運(yùn)行，真正做到無(wú)人值守、減員提效。整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行后只需配備二名巡檢員即可，一名負(fù)責(zé)井上設(shè)備巡檢，一名負(fù)責(zé)井下設(shè)備巡檢，同時(shí)要在調(diào)度室及集控室對(duì)兩套提升運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控及在遠(yuǎn)程手動(dòng)模式下用上位機(jī)操作整個(gè)提升系統(tǒng)。

2 集中控制系統(tǒng)方案

（1）提升系統(tǒng)專用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。利用調(diào)度指揮中心原有核心交換機(jī)。將1#主井提升系統(tǒng)、2#主井提升系統(tǒng)交換機(jī)通過上行鏈路的千兆端口與核心交換機(jī)連接，1#主井與2#主井千兆交換機(jī)之間敷設(shè)4芯光纖。

（2）智能集控平臺(tái)。在副井提升系統(tǒng)操作室設(shè)置1臺(tái)工程師站、2臺(tái)操作員站，各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通過原有網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)傳輸?shù)郊刂行?，通過智能集控平臺(tái)可以對(duì)各子系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行控制。

（3）1#主井提升系統(tǒng)。目前采用西門子SL150變頻器及西門子400PLC控制，只能在絞車房進(jìn)行手動(dòng)就地控制?，F(xiàn)場(chǎng)增加一臺(tái)集控柜，含控制交換機(jī)、電源模塊、繼電器等相關(guān)設(shè)備，和現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)進(jìn)行通訊，對(duì)西門子SL150變頻器讀寫數(shù)據(jù)：速度給定值、運(yùn)行電流、運(yùn)行速度、控制狀態(tài)字、保護(hù)狀態(tài)字等。同時(shí)配相應(yīng)硬接線，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，通過PLC模塊對(duì)1#主井提升系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制。

（4）2#主井提升系統(tǒng)。跟1#系統(tǒng)一樣，目前采用西門子SL150變頻器及西門子400PLC控制，只能在絞車房進(jìn)行手動(dòng)就地控制。現(xiàn)場(chǎng)增加一臺(tái)集控柜，含控制交換機(jī)、電源模塊、繼電器等相關(guān)設(shè)備，和現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)進(jìn)行通訊，對(duì)變頻器讀寫數(shù)據(jù)：速度給定值、運(yùn)行電流、運(yùn)行速度、控制狀態(tài)字、保護(hù)狀態(tài)字等。同時(shí)配相應(yīng)硬接線，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，通過PLC模塊對(duì)2#主井提升系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制[1]。

3 系統(tǒng)功能

3.1 智能運(yùn)行

（1）1#主井提升系統(tǒng)、2#主井提升系統(tǒng)由集控中心統(tǒng)一調(diào)度指揮?？稍诓糠肿酉到y(tǒng)故障狀態(tài)或其他情況時(shí)，及時(shí)統(tǒng)一調(diào)度，調(diào)整運(yùn)行。

（2）故障處理。故障可分為一級(jí)故障和二級(jí)故障，報(bào)警三種狀態(tài)。產(chǎn)生一級(jí)故障時(shí)，全系統(tǒng)停機(jī)；二級(jí)故障時(shí)，系統(tǒng)可解列運(yùn)行；報(bào)警時(shí)，全系統(tǒng)仍可運(yùn)行，但須安排技術(shù)人員及時(shí)進(jìn)行處理。

（3）智能化集中控制系統(tǒng)平臺(tái)通過地面集控中心服務(wù)器對(duì)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集，在工程師站上完成各子自動(dòng)化系統(tǒng)的組態(tài)，使子系統(tǒng)數(shù)據(jù)達(dá)到有效集成，實(shí)現(xiàn)綜合監(jiān)測(cè)和控制。

3.2 遠(yuǎn)程操作站

（1）遠(yuǎn)程操作員站功能主要包含：①緊急停車：通過硬線連接集控室緊停按鈕到原系統(tǒng)硬件安全回路中，對(duì)系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行起到更好地保護(hù)作用；②系統(tǒng)故障復(fù)位；③系統(tǒng)運(yùn)行方式選擇（自動(dòng)、手動(dòng)、檢修、過卷恢復(fù)）。

（2）操作員站軟、硬件配置及其主要功能：①人—機(jī)交互界面，與現(xiàn)場(chǎng)操作員站保持一致，實(shí)時(shí)反饋提升機(jī)運(yùn)行狀況、故障信息等；②輔助設(shè)備啟動(dòng)/停止、變流器分閘/合閘、提升機(jī)運(yùn)行等操作；③可在工程師站查看系統(tǒng)故障報(bào)警等信息，便于工程師在集控室進(jìn)行故障的詳細(xì)判斷；④構(gòu)筑工業(yè)以太網(wǎng)，采用環(huán)網(wǎng)冗余方式。組網(wǎng)介質(zhì)采用光纖，提高數(shù)據(jù)的傳輸速率，降低通訊故障；⑤通過管理級(jí)的提升機(jī)集中管理系統(tǒng)工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)，每套提升機(jī)對(duì)應(yīng)一臺(tái)上位計(jì)算機(jī)，分別顯示各自提升機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和重要參數(shù)；⑥集控室設(shè)有系統(tǒng)語(yǔ)音提示，在提升機(jī)運(yùn)行過程中不斷實(shí)時(shí)提示提升機(jī)運(yùn)行狀況；⑦專家故障預(yù)警分析系統(tǒng)軟件和第一故障判斷軟件安裝在上位計(jì)算機(jī)中，對(duì)提升機(jī)有可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行預(yù)警；⑧配備部分重要操作按鈕硬線接入，使保護(hù)更安全可靠。

4 集中管理控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)

①全系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架由工業(yè)以太網(wǎng)為核心。系統(tǒng)具備很高的接口能力，可以輕松的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的擴(kuò)容，用以監(jiān)控新增加的設(shè)備。②保證數(shù)據(jù)傳送的快速性，使用光纖作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)妮d體，也提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。③所有的監(jiān)控設(shè)備集中在集控中心，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一調(diào)度，集中監(jiān)控。④集中控制室中，主要有對(duì)各個(gè)系統(tǒng)的主監(jiān)控計(jì)算機(jī)。各個(gè)主監(jiān)控計(jì)算機(jī)針對(duì)每一套系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視和控制。實(shí)現(xiàn)在集中控制室的遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視。⑤留有與工業(yè)視頻系統(tǒng)的接口，可以在工業(yè)電視視頻系統(tǒng)中加入對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行情況的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)畫面和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的共同顯示，確保操控和監(jiān)視人員更準(zhǔn)確的對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。⑥整個(gè)工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)有充足的備用接口，方便用戶增加新的設(shè)備，加強(qiáng)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控，提高網(wǎng)絡(luò)的利用率。

5 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

由于1#主井及2#主井現(xiàn)場(chǎng)缺少視頻監(jiān)控，給各系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控帶來不便，為了遠(yuǎn)程監(jiān)控的可靠、安全運(yùn)行故給這些現(xiàn)場(chǎng)增加攝像頭。①1#主井：增加監(jiān)控點(diǎn)：絞車房大廳、變壓器室、高壓室、低壓控制室；②2#主井：增加監(jiān)控點(diǎn)：絞車房大廳、變壓器室、高壓室、低壓控制室；③前端設(shè)備：攝像機(jī)；④傳輸設(shè)備：光纜和超五類屏蔽雙絞線及現(xiàn)有環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)平臺(tái)；⑤硬盤錄像機(jī)：通過光電轉(zhuǎn)換，由網(wǎng)線和光纜傳輸?shù)娇偪厥业囊曨l管理機(jī)上；⑥各現(xiàn)場(chǎng)攝像頭通過交換機(jī)及原有光電轉(zhuǎn)換，通過原有光纖傳輸?shù)郊厥乙曨l平臺(tái)，通過原有視頻服務(wù)器進(jìn)行管理、上墻。

6 安全保護(hù)

現(xiàn)場(chǎng)操作優(yōu)先保護(hù)方式，在現(xiàn)場(chǎng)操作臺(tái)上增加遠(yuǎn)程操作使能開關(guān)。只有在使能功能觸發(fā)后，遠(yuǎn)程操作站進(jìn)行使能確認(rèn)，才可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作。如果遠(yuǎn)程操作站在規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒有進(jìn)行使能確認(rèn)，則系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)為現(xiàn)場(chǎng)操作模式。遠(yuǎn)程緊停按鈕按下后，安全回路立即斷開。通訊的自診斷功能：增加遠(yuǎn)程通訊診斷功能，現(xiàn)場(chǎng)與遠(yuǎn)程集控室一旦通訊中斷后，系統(tǒng)將會(huì)把安全回路斷開。智能化集中控制系統(tǒng)平臺(tái)通過地面集控中心服務(wù)器對(duì)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集，在工程師站上完成各子自動(dòng)化系統(tǒng)的組態(tài)，使子系統(tǒng)數(shù)據(jù)達(dá)到有效集成，實(shí)現(xiàn)綜合監(jiān)測(cè)和控制。經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行，該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、達(dá)到礦井智能化建設(shè)要求，為推進(jìn)我礦智能化建設(shè)走出了關(guān)鍵一步。礦山企業(yè)從根本上解決安全、生產(chǎn)、效益問題需通過建設(shè)智能化集中控制系統(tǒng)集成平臺(tái)，將企業(yè)的生產(chǎn)過程自動(dòng)化、企業(yè)管理信息化、模擬動(dòng)態(tài)可視化、決策分析進(jìn)行數(shù)據(jù)集成、業(yè)務(wù)集成，才能實(shí)現(xiàn)機(jī)械化換人，自動(dòng)化減人、增效目的。