翟志強(qiáng)

（陽煤集團(tuán)機(jī)電動力部）

0 引言

煤礦綜合自動化系統(tǒng)是我國研制的礦井監(jiān)測、報警、生產(chǎn)操作一體化的系統(tǒng)。系統(tǒng)由應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、現(xiàn)場設(shè)備層三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成。應(yīng)用層采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺和登錄界面，用戶可以進(jìn)行各子系統(tǒng)間互訪。網(wǎng)絡(luò)層主干網(wǎng)絡(luò)采用千兆冗余工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)保證網(wǎng)絡(luò)通訊的高帶寬和可靠性，能接入工業(yè)控制、視頻、音頻、通訊等各種系統(tǒng)，現(xiàn)場采用百兆工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)和多種礦用本安型現(xiàn)場工業(yè)總線，確保用戶可兼容接入各種監(jiān)控系統(tǒng)和設(shè)備；現(xiàn)場設(shè)備層由各種總線通訊分站、無線通訊分站、監(jiān)控裝置、智能儀表和傳感器組成。

1 綜合自動化系統(tǒng)改造的必要性

3107 綜采工作面10 月份上旬初采。該工作面設(shè)備來源為原3214 自動化工作面設(shè)備，存在問題有：一是多數(shù)攝像頭、傳感器、線纜等自動化配件重復(fù)使用，老化嚴(yán)重，損壞率大，維修費用高；二是控制器型號規(guī)格不一，造成和主機(jī)程序不配套，且屬淘汰配件；三是自動化主機(jī)陳舊，經(jīng)常出現(xiàn)黑屏和死機(jī)現(xiàn)象，系統(tǒng)軟件急需升級改造，因此，建議對本套自動化裝置進(jìn)行升級改造。

2 工作面概況

2.1 工作面參數(shù)

工作面實體長度 172 米，工作面走向長度1529 米，平均采高2.2 米；

工作面進(jìn)風(fēng)順槽：4.4 米*2.6 米；工作面回風(fēng)順槽: 4.4 米*2.6 米。

2.2 工作面配套設(shè)備

液壓支架 ZY6400/17/31D 112 架(華越)

端頭支架 ZC8000/17/31D 5 架(沈陽天安)

填充架 ZQL2×4000/17/31A、BD 2 套 (沈陽天安)

乳化液泵 BRW315/31.5 3 臺/1 套(中煤)

噴霧泵站 BPW320/10 2 臺/1 套(中煤)

采煤機(jī) MG300/700-WD 1 臺 (太礦)

工作面輸送機(jī) SGZ800/800 Q 1 套(陽煤廣瑞達(dá))

轉(zhuǎn)載機(jī) SZZ800/250 1 套(山西鑫拓)

破碎機(jī) PLM2000 1 臺(山西鑫拓)

皮帶機(jī) DSJ120/150/2×315 1200 米 (華越)

3 工作面綜合自動化改造整體方案

配置組合式監(jiān)控中心，主要用于煤礦井下自動化工作面或自動化皮帶運輸系統(tǒng)，作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成、遠(yuǎn)程檢測監(jiān)控中心，可將支架電液控制系統(tǒng)、工作面視頻系統(tǒng)、采煤機(jī)電控系統(tǒng)、三機(jī)通訊控制系統(tǒng)、泵站集中控制系統(tǒng)以及皮帶控制系統(tǒng)，有機(jī)地結(jié)合在監(jiān)控中心內(nèi)，實現(xiàn)采煤機(jī)、支架、三機(jī)、泵站、皮帶等設(shè)備的集中自動化控制，達(dá)到集中管理的目的。

3.1 工作面綜合自動化軟件系統(tǒng)

井下自動化主機(jī)、電液控主機(jī)及視頻主機(jī)等軟件平臺基于WINDOWS 系統(tǒng)，使用C#以及proficy iFIX 開發(fā)組態(tài)界面。便于故障信息及數(shù)據(jù)查詢分析、通訊狀態(tài)檢測，功能簡單容易掌握。同時proficy iFIX 是全球知名組態(tài)軟件，具有功能強(qiáng)大、運行穩(wěn)定、處理效率高等優(yōu)點。

3.2 無線工業(yè)以太網(wǎng)改造

工作面通信方式采用CAN 總線技術(shù)和無線通訊總線，通過CANBUS 和CANBidi 的鄰架通信的組合方式實現(xiàn)控制器間的數(shù)據(jù)通信，采用嵌入式操作系統(tǒng)進(jìn)行各項任務(wù)的管理與實時調(diào)度?？刂破骰ヂ?lián)后實現(xiàn)了鄰/隔架控制、遠(yuǎn)方控制、單架/成組自動控制、全線緊急停止、狀態(tài)及故障信息顯示等主要功能。當(dāng)架間電纜受損導(dǎo)致CAN 總線中斷時，可以自動切換到無線總線繼續(xù)通訊，達(dá)到冗余效果，以保證系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)正常。

3.3 語音通訊系統(tǒng)改造

voip 語音通信調(diào)度系統(tǒng)實現(xiàn)了地面與沿線語音電話實時對講，代替程控電話聯(lián)系，如圖1 所示。

圖1 VOIP 語音通訊系統(tǒng)

3.4 液壓支架電液控系統(tǒng)改造

電液控系統(tǒng)的電源改造為單側(cè)兩路電源，可以將閥組和控制單元使用單獨的電源模塊分開供電，當(dāng)外部傳感器電源保護(hù)時，不影響核心控制部分，最大程度保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定。

電液控系統(tǒng)改造為遙控器操作與控制器操作相結(jié)合，遙控器操作完全集成了控制器的全部功能，可以遠(yuǎn)距離操作更加保證了井下員工的生命安全。跟機(jī)功能的開啟和關(guān)閉都可以在工作面任意控制器上實現(xiàn)，在生產(chǎn)過程中使用較為靈活，方便人員操作。

3.5 三機(jī)通訊控制系統(tǒng)集成改造

集控中心能夠與三機(jī)控制器、三機(jī)數(shù)據(jù)分站及主煤流數(shù)據(jù)分站進(jìn)行通信，獲取三機(jī)和皮帶運行數(shù)據(jù)，并通過自動化主機(jī)實現(xiàn)對三機(jī)運行狀態(tài)、順槽皮帶運行狀態(tài)進(jìn)行實時遠(yuǎn)程監(jiān)測。

3.6 采煤機(jī)控制系統(tǒng)集成改造

采煤機(jī)上位機(jī)通過交換機(jī)接入到自動化平臺，實現(xiàn)采煤機(jī)狀態(tài)實時顯示、遠(yuǎn)程控制、綜采設(shè)備聯(lián)動、記憶割煤、狀態(tài)數(shù)據(jù)分析和評估，實現(xiàn)采煤機(jī)智能化控制。同時選用紅外收發(fā)器和采煤機(jī)牽引編碼器兩種煤機(jī)位置采集方式，以編碼器方式與紅外方式相結(jié)合，實現(xiàn)煤機(jī)位置精準(zhǔn)定位，滿足工作面跟機(jī)作業(yè)要求。

3.7 泵站集中控制系統(tǒng)集控

泵站乳化液配比通過交換機(jī)接入到自動化平臺，實現(xiàn)泵站實時狀態(tài)顯示、乳化液泵、清水泵的啟?？刂?、遠(yuǎn)程控制、系統(tǒng)自動聯(lián)動、歷史數(shù)據(jù)分析和評估。

4 實踐應(yīng)用效果

此自動化工作面自動化改造降低了職工勞動強(qiáng)度、提高了資源利用率、保障了安全生產(chǎn)。對實現(xiàn)安全型礦井具有重要的現(xiàn)實意義。

（1）實現(xiàn)鄰多架控制，可根據(jù)采煤機(jī)的割煤方向選擇最佳位置操作，從而避免煤塵、頂板等危害，保證了人員的安全。

（2）實現(xiàn)在采煤機(jī)后及時準(zhǔn)確自動移架、成組自動推溜，避免了刮板輸送機(jī)彎曲產(chǎn)生太大的應(yīng)力，導(dǎo)致設(shè)備損壞現(xiàn)象。

（3）在支架推移過程中各工序銜接緊湊，消除了人工控制過程中的輔助時間，不僅提高了支架的推移速度，實現(xiàn)成組程序自動控制，減少循環(huán)時間。

5 結(jié)論

新景公司在改造應(yīng)用了此套自動化系統(tǒng)后，提高了安全生產(chǎn)效力，保證了3107自動化工作面的安全高效開采，促進(jìn)了智能化礦井的建設(shè)。。同時大幅節(jié)約了崗位人員，每日累計減少出勤人數(shù)15 人，可節(jié)約工資投入13.5 萬元/月。