莊維遜，許正輝，朱 超

（云南馳宏鋅鍺股份有限公司會(huì)澤礦業(yè)分公司，云南 曲靖 655000）

國外提升系統(tǒng)遠(yuǎn)程集中控制起步較早，近幾年國內(nèi)多家企業(yè)也不斷通過改造實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中控制，該礦業(yè)公司結(jié)合自身情況，針對(duì)多繩摩擦式（箕斗/罐籠）混合提升展開研究，通過對(duì)控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)、遠(yuǎn)程集中控制系統(tǒng)深入分析與實(shí)踐，逐步實(shí)現(xiàn)提升機(jī)遠(yuǎn)程集中控制，達(dá)到減少操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提高運(yùn)輸效率、減少安全風(fēng)險(xiǎn)目的。

1 項(xiàng)目背景

某礦業(yè)公司開采深度已達(dá)到1500m以上，井下運(yùn)輸主要包括提升機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)、平面有軌運(yùn)輸系統(tǒng)及無軌運(yùn)輸系統(tǒng)，提升運(yùn)輸系統(tǒng)包括多臺(tái)套多繩摩擦式提升機(jī)及纏繞式提升機(jī)，點(diǎn)多面廣、較為分散。多繩摩擦式混合提升機(jī)是該礦業(yè)公司的咽喉要道，肩負(fù)著整個(gè)井下礦石、渣石、人員、材料等的運(yùn)輸任務(wù)，其中1#、2#立井多繩摩擦式相距2公里，1#豎井至3#豎井3.5公里，加之已建井16年，大部分電氣元器件老化、自動(dòng)化程度低、管理分散、風(fēng)險(xiǎn)高、勞動(dòng)強(qiáng)度大。

2 技術(shù)路線

多繩摩擦式混合提升系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)地表遠(yuǎn)程集中控制，完成操作人員1人操控多臺(tái)套提升機(jī)，結(jié)合系統(tǒng)現(xiàn)狀，通過長(zhǎng)期探索和實(shí)踐，需要著手對(duì)以下問題進(jìn)行思考：控制系統(tǒng)自動(dòng)化程度的提高、監(jiān)控系統(tǒng)的完善、網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)的建設(shè)、遠(yuǎn)程集中控制系統(tǒng)的搭建及管理模式的優(yōu)化等。

3 技術(shù)研究與應(yīng)用

3.1 控制系統(tǒng)應(yīng)具備的功能及保護(hù)

對(duì)提升機(jī)主控系統(tǒng)進(jìn)行改造，更換老化電氣元器件，完善提升機(jī)電機(jī)主風(fēng)機(jī)變頻保護(hù)（含溫度、風(fēng)量、風(fēng)速聯(lián)鎖控制）、井筒位置同步保護(hù)等，使其具備混合（箕斗、罐籠）提升機(jī)本質(zhì)安全（安全回路、電氣停車、連鎖閉鎖等）應(yīng)有的保護(hù)及控制功能，控制系統(tǒng)可對(duì)相關(guān)安全報(bào)警進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別管理，可根據(jù)安全風(fēng)險(xiǎn)的等級(jí)實(shí)現(xiàn)緊急制動(dòng)、電氣停車，同時(shí)減少故障率的發(fā)生。同時(shí)提升機(jī)控制系統(tǒng)還應(yīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、半自動(dòng)、手動(dòng)、緊急模式運(yùn)行方式，箕斗自動(dòng)運(yùn)行模式下：操作人員不參與操作，遠(yuǎn)程選擇相應(yīng)卸載倉、裝載振動(dòng)臺(tái)、提升機(jī)自動(dòng)運(yùn)行模式，裝礦站按邏輯順序自動(dòng)啟動(dòng)皮帶運(yùn)輸機(jī)、振動(dòng)臺(tái)后，皮帶運(yùn)輸機(jī)向計(jì)量斗裝礦至設(shè)定噸位后停止振動(dòng)放礦機(jī)及皮帶，當(dāng)箕斗自動(dòng)運(yùn)行到達(dá)裝載站時(shí)，計(jì)量斗、溜嘴伸出向箕斗裝礦，完畢后收回溜嘴及計(jì)量斗，箕斗自動(dòng)運(yùn)行至卸載站卸礦，完成單次自動(dòng)循環(huán)運(yùn)行，當(dāng)出現(xiàn)卸載站料位高、裝載站料位低時(shí)或異常故障時(shí)，提升機(jī)自動(dòng)停止運(yùn)行；半自動(dòng)模式下：由把鉤人員選擇接送中段，提升機(jī)罐籠自動(dòng)運(yùn)行至相應(yīng)中段停止；手動(dòng)模式下：由操作人員根據(jù)信號(hào)控制提升機(jī)；緊急模式下，可由授權(quán)人員判斷故障，根據(jù)實(shí)際情況運(yùn)行和旁路故障進(jìn)行處理。進(jìn)一步完善裝卸載站料位監(jiān)測(cè)、防堵礦設(shè)施、劃皮帶保護(hù)、振動(dòng)放礦機(jī)開閉保護(hù)等，實(shí)現(xiàn)裝載站井口操作遠(yuǎn)程控制，撤出裝載站操作人員。

3.2 監(jiān)控系統(tǒng)的完善

應(yīng)具備與設(shè)備工作狀態(tài)有關(guān)的監(jiān)測(cè)：模式監(jiān)測(cè)（箕斗/罐籠、提人/物/檢修等）、速度監(jiān)測(cè)（連續(xù)速度監(jiān)測(cè)、逐點(diǎn)速度監(jiān)測(cè)、過速監(jiān)測(cè)、鋼絲繩打滑監(jiān)測(cè)等）；行程監(jiān)測(cè)（過卷、后備過卷監(jiān)測(cè)、減速點(diǎn)監(jiān)測(cè)、停車點(diǎn)監(jiān)測(cè)、同步檢測(cè)）；設(shè)備工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)（高低壓供電系統(tǒng)及變壓器溫度監(jiān)測(cè)、絕緣監(jiān)測(cè)、快開工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)、接地故障監(jiān)測(cè)、主電機(jī)電樞回路及溫度監(jiān)測(cè)、冷卻通風(fēng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)、調(diào)速系統(tǒng)監(jiān)測(cè)、主控PLC工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)、繼電回路監(jiān)測(cè)、深指監(jiān)測(cè)、液壓制動(dòng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)、閘瓦磨損及溫度監(jiān)測(cè)、潤滑系統(tǒng)故障監(jiān)測(cè)、軸承溫度監(jiān)測(cè)、尾繩監(jiān)測(cè)、裝卸載站設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)等）；統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)（能源數(shù)據(jù)、生產(chǎn)報(bào)表、提升次數(shù)、故障分類統(tǒng)計(jì)等）。同時(shí)視頻監(jiān)控覆蓋設(shè)備關(guān)鍵部位各點(diǎn)，能根據(jù)提升機(jī)運(yùn)行狀態(tài)自動(dòng)/手動(dòng)切換監(jiān)控畫面。

3.3 網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)的建設(shè)

通信系統(tǒng)采用光纖傳輸，且為千兆環(huán)網(wǎng)通信；遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用“大環(huán)套小環(huán)”形式，遠(yuǎn)程控制室采用該礦業(yè)公司大環(huán)網(wǎng)通訊網(wǎng)絡(luò)（視頻信號(hào)及控制信號(hào)獨(dú)立分開，確保遠(yuǎn)程操作的信號(hào)延時(shí)保證的1ms以內(nèi)），各臺(tái)套提升機(jī)設(shè)備信號(hào)系統(tǒng)采用ProfiNet通訊方式，在此大環(huán)網(wǎng)上搭建獨(dú)立環(huán)網(wǎng)通訊控制（信號(hào)通訊出現(xiàn)單線故障時(shí)，不影響系統(tǒng)運(yùn)行），同時(shí)在集中控制系統(tǒng)建立數(shù)據(jù)交換區(qū)，實(shí)現(xiàn)集控網(wǎng)絡(luò)與就地提升機(jī)控制系統(tǒng)的通訊及數(shù)據(jù)傳輸，提高信號(hào)采集的抗干擾性、動(dòng)作狀態(tài)的準(zhǔn)確性。建立語音對(duì)講通訊系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制室與就地的聯(lián)絡(luò)電話功能和語音對(duì)講功能。光纖環(huán)網(wǎng)通訊系統(tǒng)及提升機(jī)環(huán)網(wǎng)通訊如下圖所示。

圖1 光纖環(huán)網(wǎng)通訊系統(tǒng)及提升機(jī)環(huán)網(wǎng)通訊圖

圖2 遠(yuǎn)程集控操作平臺(tái)示意圖

3.4 遠(yuǎn)程集中控制系統(tǒng)

遠(yuǎn)程集中控制系統(tǒng)是多繩摩擦式混合提升機(jī)全程智能化控制終端，將多臺(tái)提升設(shè)備建立高標(biāo)準(zhǔn)的集中控制、管理和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視的提升信集閉系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)1人控制多臺(tái)提升設(shè)備。在控制中心搭建集中化控制總站，各提升機(jī)控制終端建立分站，設(shè)立切換監(jiān)視系統(tǒng)及多級(jí)操作系統(tǒng)，使整體礦井提升系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多級(jí)安全控制。遠(yuǎn)程集中控制系統(tǒng)應(yīng)具有本地控制同樣的控制功能和可視化系統(tǒng)，遠(yuǎn)程控制、本地操作臺(tái)控制以及就地手動(dòng)操作均具備連鎖互鎖功能，防止出現(xiàn)信號(hào)給定干擾。操作優(yōu)先級(jí)以車房為最高優(yōu)先級(jí)，遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)為低優(yōu)先級(jí)，即任一個(gè)系統(tǒng)選擇開關(guān)處于就地操作位置時(shí)，系統(tǒng)均只能為就地操作，遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的所有操作均不起作用只能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，且出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障，各子系統(tǒng)能獨(dú)立正常運(yùn)行。集控操作平臺(tái)如下圖所示。

3.5 管理模式的優(yōu)化

將運(yùn)送人員、材料調(diào)整控制在早班，由遠(yuǎn)程集中控制系統(tǒng)操作人員及把鉤人員同時(shí)完成提升任務(wù)；中夜班渣石及礦石運(yùn)輸，取消裝載站操作人員，由遠(yuǎn)程集中控制系統(tǒng)操作1人監(jiān)控多臺(tái)套提升機(jī)運(yùn)作。原系統(tǒng)富余人員作為新的維護(hù)形式，進(jìn)行定期巡檢，保證設(shè)備的安全運(yùn)行。

3.6 預(yù)期應(yīng)用效果

通過以上設(shè)計(jì)思路，系統(tǒng)集成完畢后，能實(shí)現(xiàn)地表遠(yuǎn)程操作人員1人監(jiān)控多臺(tái)套多繩摩擦混合提升機(jī)運(yùn)行，且在遠(yuǎn)程提礦、渣自動(dòng)運(yùn)行模式下，系統(tǒng)能根據(jù)監(jiān)測(cè)情況，在選擇時(shí)間段和自動(dòng)模式下，多臺(tái)套提升機(jī)能自由分配運(yùn)行裝卸載任務(wù)，并實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和發(fā)布，在任何時(shí)間地點(diǎn)，通過用戶終端打開相應(yīng)的網(wǎng)頁就可實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山提升系統(tǒng)運(yùn)行狀況的查看和生產(chǎn)指導(dǎo)。

4 結(jié)語

本文通過對(duì)多繩摩擦式混合提升系統(tǒng)遠(yuǎn)程集中控制的研究，論述了設(shè)計(jì)思路和解決方案，其成功運(yùn)用，對(duì)礦井混合提升運(yùn)輸系統(tǒng)遠(yuǎn)程集中控制提供一種系統(tǒng)解決思路，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)礦山提升運(yùn)輸系統(tǒng)的的運(yùn)行數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化集中管理、共享，有效提高運(yùn)輸效率、減少安全風(fēng)險(xiǎn)、降低人力成本、提升自動(dòng)化控制水平。