礦井綜采工作面系統上傳接入問題研究

王瑞峰

[摘要]針對高產、高效礦井綜采工作面自動化要求，研究了現有綜采工作面接入全礦井綜合自動化系統平臺所遇到的問題；提出了一套更加實時、穩定的綜采工作面上傳接入改進方案，為地面生產、管理人員提供實時的綜采工作面生產及安全信息。

[關鍵詞]綜合自動化 綜采工作面 子系統 監測監控

[中圖分類號]TD163 [文獻標識碼]B [文章編號]1672-5158（2013）06-0268-02

0 引言

隨著現代科學技術的不斷發展，煤礦開采經歷了由最原始的人力開采逐漸過渡到機械化開采、由機械化發展到當今的自動化、打造數字礦山的過程。作為煤礦企業管理生產活動的指揮中樞——生產調度，也必將隨著自動化、信息化程度的不斷提高，由傳統的調度方式轉變為現代化的生產調度指揮中心。利用計算機網絡技術建立現代化的全礦井綜合自動化系統，將大量的生產信息匯集到調度中，實現了煤炭生產的綜合調度和生產過程。使調度中心直觀、迅速、有效地判斷生產過程中存在的問題，準確地下達調度指令，保證礦井生產秩序的正常進行，提高工作效率，增加企業活力，為企業取得更大的競爭力。

1 全礦井綜合自動化系統概況

全礦井綜合自動化系統能夠使煤礦井上下各生產環節的生產工況信息在異構條件下聯通與共享，使不同功能的應用系統聯系起來，協調有序地運行，使各自獨立的監控系統信息整合在一起實現資源共享。全礦井綜合自動化系統平臺能夠實現對全礦井安全、生產的主要環節進行實時監測、監視和必要的控制，實現全礦井的數據采集、生產調度、決策指揮的信息化、科學化為礦井安全生產、有效預防和及時處理各種突發事故和自然災害提供有效手段，為企業信息化的應用和發展奠定基礎。

全礦井的綜合自動化網絡系統，全礦井綜合自動化系統以TCP/IP和Web技術為基礎，以開放性、網絡化為特征，立足于Web和Intranet（實時數據庫和人機操作界面）+Intemet（遠程人機交互）一體化，實現企業管控數據流之間的無縫連接，從而使管控一體化解決方案變得簡捷和現實可行。全礦井綜合自動化系統網絡結構圖如圖1所示：

2 礦井綜采工作面接上傳入方案研究

2.1 礦井綜采工作面子系統概況

綜采工作面是現代化礦井實現“高效生產”綜合機械化和自動化的作業面。綜采工作面環境和設備綜合監測是保障煤礦安全、高效生產的重要技術基礎。綜采工作面的自動化集成監測系統通過現場工業總線將綜采工作面的各設備節點有機結合起來，實現了地面調度指揮中心對綜采工作面運行情況的遠程監控，為井下工作現場和地面生產、管理人員提供實時的井下工作面生產及安全信息，是實現工作面高產、高效、安全生產的有效手段。

2.1.1 礦井綜采工作面TK200子系統

TK200系統可實現井下通訊，工作面、順槽皮帶、大皮帶的保護、控制、沿線通話、拉線閉鎖、故障檢測、顯示及報警功能。系統采用集中、分布同時控制，達到智能、安全、實用的現場生產要求。TK200集控設備通過RS485接口接人工業以太環網交換機，設在通訊機房的TK200主控機與各膠帶集控設備進行數據交互。實現了在網絡終端（調度室和辦公室）通過瀏覽器、采用多種方式（圖形、表格）監測膠帶的開停、電流、電壓、閉鎖開關狀況、跑偏等的功能，并在調度中心通過權限可遠程控制膠帶的啟停。

2.1.2 礦井綜采工作面采煤機子系統

采煤機是工作于煤礦綜采工作面的重要設備，它的正常運轉直接決定著煤礦生產的效率。因此，對采煤機的運行狀態進行監測與診斷，及時發現故障及隱患并采取相應措施，是提高采煤機可靠性和安全性的重要手段。通過工業以太網絡采集綜采工作面的采煤機、及綜采面瓦斯濃度、溫度、濕度等監測信息，傳輸至地面上的監測計算機，由計算機進行分析數據，對設備狀況及綜采面安全做出評估，提高對采煤機的監測效率，對實現綜采自動化具有重要意義。

2.2 原有礦井綜采工作面子系統上傳接入方案

原有礦井綜采工作面子系統上傳接入方案是：硬件采用485傳輸模塊+以太網絡，軟件采用Modbus+IFIX+OPC接入方式。現有礦井綜采工作面子系統接人流程圖如圖2所示；系統接入步驟如圖3、圖4、圖5所示：

第一步設置串口485傳輸模塊參數如圖3所示：

第二步設置虛擬串口轉換協議參數如圖4所示：

第三步IFIX軟件中接人綜采工作面子如圖5所示：

在礦井綜采工作面系統運行過程中，采煤機及TK200系統數據上傳中斷問題嚴重，經系統維護工程師對綜采工作面現場實際調研，并就相關問題咨詢相關廠家技術人員。分析問題在于綜采工作面系統中采煤機及TK200系統，實際運行采用間歇式工作模式，綜采工作面生產班，設備運行正常，檢修班綜采工作面設備斷電檢修，設備數據中斷上傳。每次系統檢修完成后，工作面設備運行正常，但工作面系統數據上傳中斷。系統維護人員將Modbus數據采集軟件手動重啟后，數據上傳正常。

2.3 改進后礦井綜采工作面子系統上傳接入方案

通過對綜采工作面系統上傳分析，并同綜采工作面廠商、全礦井綜合自動化廠商等相關技術人員探討，得出現有的數據采集軟件無法實現數據自動續傳。最后對現有綜采工作面接入方案進行了改造，采用TK200皮帶集控OPC數據采集軟件替換Modbus軟件和IFIX軟件，實現了工作面數據自動續傳。改進后礦井綜采工作面子系統接入方案如圖6所示：

皮帶集控OPC數據采集軟件采集綜采工作面數據配置如圖7所示：

3 結束語

通過對礦井綜采工作面系統上傳接入方案的改進設計，不僅實現了煤礦綜采工作面主要生產設備的工況及環境實時、高效遠程監測；并將綜采工作面信息及時傳輸到地面全礦井綜合自動化服務器，通過Intenret網絡實現共享，提高了煤礦生產管理的信息自動化程度。

參考文獻

[1]OPC Foundation，OPC Data Access Custom Interface Standard（Version2.0）[Z]，1998

[2]孫敏、張成鋼、李成鐵，OPC技術在組態軟件中的應用，制造業自動化2004.2第26卷第2期

[3]王鯤，袁中凡，OPC接口技術在工業自動化系統中的應用[J]中國測試技術，2005（1）：95-97