千萬噸級露天煤礦開采成套設備自動化控制系統

（北方重工電控液壓設備分公司，遼寧 沈陽 110141）

1 控制系統簡介

千萬噸級露天煤礦開采成套設備自動化智能控制系統采用SIEMENS 公司S7-400 系列可編程控制器，以及分布式I/O 從站組成的PLC控制系統。并通過工業以太網與本機組的HMI、與上位機通訊，完成機組各設備的速度給定、邏輯控制、工作狀態的監測和報警等控制功能。

2 控制系統構成

第一層：現場的所有控制信號通過ET200M 采集到控制系統里。對每個信號和檢測元件進行編址，每個元件的地址是唯一的，采用ET200M 遠程分布式I/O 替代原有的中央擴展I/O，這樣可以將I/O 模塊放在靠近設備的現場，減短現場連線，減少故障點，降低成本，各遠程分布式I/O站通過通訊電纜完成現場與主PLC之間的數據交換，既提高數據通訊的速度、減少數據錯碼,而且方便設備的調試。

第二層：各ET200M 通過PROFIBUSDP 網絡與PLC進行通訊，將已具有唯一地址的信號送到PLC控制系統里，進行程序編寫、邏輯控制，再通過工業以太網，將各設備的PLC接入整個控制系統中，本層主要完成機組工藝流程中提出的各個設備的控制工作；完成各設備間的連鎖保護；完成各主控系統的信息集成和相互間的數據交換。PLC控制系統配置清單如表1 所示:

第三層：構建大型露天裝備的遠程服務平臺,將現場的PLC控制系統連接到INTERNET 網絡上,實現系統關鍵狀態的3G 網絡無線實時傳輸與更新，在遠程監控指揮中心和裝備制造基地均可實現大型露天裝備的狀態監控。并實現數據采集、記錄、無線信息傳輸系統的軟硬件防拆與加密功能，提高設備工作狀態參數記錄與傳輸的安全性和可靠性。同時，建立遠程專家系統和故障診斷體系等技術支持平臺，該平臺能為順序、傳動、運動、過程以及安全控制提供一個集成的控制架構，并且還能提供通用的控制引擎、軟件編程環境，以及跨多個硬件平臺的通訊支持,實現先進控制、智能診斷、遠程服務等各種功能。

3 控制系統實現的功能

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千萬噸級露天煤礦開采成套裝備的智能對接功能，采用定位檢測技術,以及先進交流變頻調速傳動技術，調速設備采用SIEMENS 公司的S120 系列多傳動式交流變頻調速系統驅動。該系列交流變頻調速裝置為全數字控制方式，再加上數字式速度閉環控制系統，使系統有較高的控制精度。多傳動式傳動系統中的整流回饋裝置，在設備制動時，可將能量可回饋電網，各交流變頻調速裝置均設有通訊模板，通過Profilbus-DP 工業現場總線與PLC控制系統進行數據交換。從而實現多臺大型裝備復雜工況下機群集成控制、快速準確自動對接控制。

自移式破碎站在實際作業中，由于不同采幅煤層特性不同、爆破工藝參數的差異，使得各采幅的粒度級配差異較大。根據研究物料參數感知、機械設備受力強度等重要參數的測量及感知方法，并針對物料輸送和破碎歷史數據進行學習和挖掘,可以根據破碎機負荷及運行狀態實時監測物料特性，通過自動化控制系統·調節喂料速度，既做到功率消耗最小，又能有效防止大塊卡料造成停機故障,實現智能破碎。

裝備具有位姿感知及智能預警功能。通過配置水平、豎直位置傳感器，信號處理器、風速測量儀、實時監測自移式破碎站行走姿態、并根據監測信息及時實施速度調整、危險姿態報警、高危姿態停車以保證設備安全可靠運行。

4 應用體會

4.1 S7-400 系列PLC具有超強的實時處理能力，數據交換速度快，存儲能力強。非常適用于過程控制行業中需要處理大量數據的任務。采用模塊化結構設計，無需估計插槽規則，無論是集中式組態還是分布式組態，都有種類眾多的模塊可供使用。

4.2 一個大型自動化項目中常常包括若干個控制相對獨立的從站，各個從站之間通常需要傳遞一些連鎖信號，這些都需要通過PLC的通訊功能實現，通信功能在大型項目中尤為重要。本機組采用了Industrial Ethernet 和Profibus DP 網絡實現通信，從而實現PLC控制系統對現場設備的控制，提高生產效率。

[1]西門子公司.西門子工業網絡通信指南[S].

[2]西門子公司.SIMATIC S7-400.