礦山提升機(jī)集中控制現(xiàn)場應(yīng)用

范鵬 王洪濤（安徽省廬江龍橋礦業(yè)有限公司，安徽 合肥 231555）

礦山提升機(jī)集中控制現(xiàn)場應(yīng)用

范鵬 王洪濤（安徽省廬江龍橋礦業(yè)有限公司，安徽 合肥 231555）

2015年6月11日，國家安監(jiān)總局下發(fā)了關(guān)于開展“機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人”科技強(qiáng)安專項(xiàng)行動(dòng)的通知（安監(jiān)總科技〔2015〕63號(hào)），要求金屬非金屬礦山井下大型固定設(shè)施實(shí)現(xiàn)無人值守系統(tǒng)，采用智能監(jiān)測與自動(dòng)控制技術(shù)，應(yīng)用集智能電網(wǎng)管理、排水智能監(jiān)控、變頻伺服按需通風(fēng)控制、提升系統(tǒng)管控、礦井中央集控平臺(tái)等為一體的礦井無人值守系統(tǒng)，代替人工井下現(xiàn)場值守。到2018年6月底，實(shí)現(xiàn)中央變電所、水泵房、風(fēng)機(jī)站、空壓機(jī)房、皮帶運(yùn)輸巷等場所的無人值守，減少作業(yè)人員60%以上。

礦井無人值守;遠(yuǎn)程集中控制

根據(jù)國家安監(jiān)總局的以上通知，結(jié)合鐵礦現(xiàn)場實(shí)際情況，設(shè)計(jì)制訂新主井、混合井兩套提升機(jī)電控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程集中控制方案，在混合井井口位置設(shè)置集中控制室，實(shí)現(xiàn)兩套礦井提升機(jī)的遠(yuǎn)程集中控制，減少作業(yè)人員，降低人工成本，提高提升機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的自動(dòng)化、信息化水平，提高礦山企業(yè)的設(shè)備管理水平。

1 現(xiàn)場情況

礦業(yè)混合井安裝于2006年，雙層罐籠配底卸式箕斗，用于礦石生產(chǎn)和人員物料運(yùn)輸。新主井安裝于2015年，底卸式箕斗配平衡錘，用于礦石生產(chǎn)運(yùn)輸。

下表為新主井、混合井提升機(jī)系統(tǒng)參數(shù)

主機(jī)型號(hào)提升方式停車點(diǎn)數(shù)傳動(dòng)方式電機(jī)型號(hào)調(diào)速裝置控制系統(tǒng)新主井JKM 4×6(Ⅲ)箕斗配平衡錘1個(gè)裝載點(diǎn)1個(gè)卸載點(diǎn)交流同步電機(jī)低速直聯(lián)TDBS 2800-16功率2800KW ACS 6000變頻器GE Rx 3i混合井JKM 4×4(Ⅲ)雙層罐籠與箕斗互為配重1個(gè)裝載點(diǎn)1個(gè)卸載點(diǎn)7個(gè)中段直流電機(jī)同步直聯(lián)ZKJ2500/500功率1400KW DCS 800變流器并聯(lián)12脈GE Rx 3i

2 方案介紹

2.1 方案概述

對新主井、混合井原提升機(jī)電控系統(tǒng)進(jìn)行升級改造，增加遠(yuǎn)程集控操作臺(tái)，實(shí)現(xiàn)兩套提升系統(tǒng)的遠(yuǎn)程集中控制；增加視頻監(jiān)控?cái)z像頭，完善對提升系統(tǒng)的視頻監(jiān)控，增加閘盤溫度在線監(jiān)測保護(hù)，進(jìn)一步系統(tǒng)安全保護(hù)功能，保障遠(yuǎn)程集中控制安全可靠運(yùn)行。集中控制室設(shè)在混合井井口位置，內(nèi)有2臺(tái)遠(yuǎn)程集控操作臺(tái)、2臺(tái)視頻監(jiān)視臺(tái)、2臺(tái)上位機(jī)系統(tǒng)等。

2.2 新主井方案

增加一臺(tái)遠(yuǎn)程集控操作臺(tái)、一套上位機(jī)系統(tǒng)和一套視頻監(jiān)控系統(tǒng)。構(gòu)架光纖環(huán)網(wǎng)通訊線路，主井機(jī)房與副井井口集中控制室之間形成光纖環(huán)網(wǎng)通訊，通過光纖實(shí)現(xiàn)提升機(jī)PLC之間通訊、上位機(jī)通訊、視頻數(shù)據(jù)通訊，保障數(shù)據(jù)的快速、穩(wěn)定傳輸。增加在線式紅外測溫儀，對閘盤溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2.2.1 遠(yuǎn)程集控操作臺(tái)

采用數(shù)字化操作臺(tái)面，內(nèi)有GE Profinet I/O子站，電源模塊，與主控PLC控制系統(tǒng)通過光纖組成環(huán)網(wǎng)，提高通訊系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。臺(tái)面設(shè)有報(bào)警音響及報(bào)警解除按鈕、安全電路復(fù)位按鈕（瞬時(shí)、綠色）、安全鎖、測試選擇及執(zhí)行開關(guān)、緊急停車按鈕。操作臺(tái)整體人性化設(shè)計(jì)，美觀大方，便于操作和觀察電機(jī)電流、系統(tǒng)電壓、閘壓力、電機(jī)溫度指示、提升速度指示、提升位置指示（LED發(fā)光管）等運(yùn)行狀態(tài)。

2.2.2 上位機(jī)系統(tǒng)

上位機(jī)系統(tǒng)具有與主控PLC通訊及現(xiàn)場管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)功能，中文操作界面。通過顯示屏動(dòng)態(tài)顯示提升系統(tǒng)重要參數(shù)。具有對提升機(jī)系統(tǒng)發(fā)生的輕重故障進(jìn)行診斷和保存，能顯示和打印故障發(fā)生的位置、時(shí)間、原因以及故障的有關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)，對速度實(shí)時(shí)值、提升種類、信號(hào)情況等進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示并記錄，存入數(shù)據(jù)庫中。系統(tǒng)畫面多種多樣，有實(shí)時(shí)提升位置、提升速度、標(biāo)高、報(bào)表、容器信號(hào)、液壓站各種壓力、油泵工作狀態(tài)等，及低壓供電系統(tǒng)圖、傳動(dòng)系統(tǒng)圖、液壓系統(tǒng)圖、安全回路圖、信號(hào)監(jiān)視圖、動(dòng)態(tài)速度圖等，可顯示并打印當(dāng)日、當(dāng)月、當(dāng)年的提升量、用電量統(tǒng)計(jì)、故障信息、故障記錄等其他相關(guān)信息。

2.2.3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控臺(tái)采用琴式臺(tái)，裝有1KVAUPS不間斷電源，為遠(yuǎn)程集控操作臺(tái)和視頻系統(tǒng)提供可靠電源。視頻攝像頭采用高清紅外網(wǎng)絡(luò)攝像頭，視頻文件存儲(chǔ)不少于一個(gè)月。

2.3 混合井方案

增加一臺(tái)遠(yuǎn)程集控操作臺(tái)、一套上位機(jī)系統(tǒng)、一套視頻監(jiān)控系統(tǒng)。增加1個(gè)GENIUSHub中繼器，實(shí)現(xiàn)混合井主控PLC與遠(yuǎn)程集控操作臺(tái)與井下中段信號(hào)系統(tǒng)之間雙路GENIUS通訊，保障2路通訊系統(tǒng)相互獨(dú)立，還可延長通訊距離。同時(shí)上位機(jī)與機(jī)房PLC之間通過光纖通訊，視頻信號(hào)采用光纖傳輸數(shù)據(jù)。增加在線式紅外測溫儀，對閘盤溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2.3.1 遠(yuǎn)程集控操作臺(tái)

采用數(shù)字化操作臺(tái)面，內(nèi)有GENIUSHub中繼器、GENIUS通訊模塊、GENIUS I/O子站，形成雙路GENIUS通訊，一路負(fù)責(zé)遠(yuǎn)程集控操作臺(tái)一路負(fù)責(zé)井下中段信號(hào)和裝卸載站，二者之間相互獨(dú)立，提高了通訊系統(tǒng)的穩(wěn)定性。臺(tái)面設(shè)有報(bào)警音響及報(bào)警解除按鈕、安全電路復(fù)位按鈕（瞬時(shí)、綠色）、安全鎖、測試選擇及執(zhí)行開關(guān)、緊急停車按鈕。可觀察電機(jī)電流、系統(tǒng)電壓、閘壓力、電機(jī)溫度指示、提升速度指示、提升位置指示（LED發(fā)光管）等運(yùn)行狀態(tài)。

2.3.2 上位機(jī)系統(tǒng)

上位機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容及各種動(dòng)態(tài)顯示設(shè)計(jì)同新主井上位機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)一樣。都具有與主控PLC通訊及現(xiàn)場管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)功能，中文操作界面。顯示屏動(dòng)態(tài)顯示實(shí)時(shí)提升位置、提升速度、標(biāo)高、報(bào)表、容器信號(hào)、液壓站各種壓力、油泵工作狀態(tài)等，及低壓供電系統(tǒng)圖、傳動(dòng)系統(tǒng)圖、液壓系統(tǒng)圖、安全回路圖、信號(hào)監(jiān)視圖、動(dòng)態(tài)速度圖等，可打印當(dāng)日、當(dāng)月、當(dāng)年的提升量、用電量統(tǒng)計(jì)、故障信息、故障記錄等其他相關(guān)信息。

2.3.3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控臺(tái)采用琴式臺(tái)，裝有1KVA UPS不間斷電源。新增3個(gè)槍機(jī)，采用高清紅外網(wǎng)絡(luò)攝像頭，采用硬盤錄像機(jī)，通過交換機(jī)將混合井原視頻信號(hào)納入新的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，在井口集中控制室和辦公樓主機(jī)房可以查看混合井所有視頻監(jiān)控，視頻文件存儲(chǔ)不少于一個(gè)月。

3 效益分析

目前兩井人員配置如下，每天每條井6名卷揚(yáng)機(jī)工，1-2人替班，三班四運(yùn)轉(zhuǎn)，共有15名卷揚(yáng)機(jī)工，混合井井口有4名信號(hào)工，項(xiàng)目實(shí)施后可減少11名卷揚(yáng)機(jī)工，保留8人，每班2名操作人員(一人監(jiān)視、一人巡檢)。按目前人均年薪4.2萬元計(jì)算，每年可節(jié)約人工成本4.2*11=46.2萬元，系統(tǒng)投資預(yù)算約41萬元，不到一年時(shí)間即可收回全部投資，經(jīng)濟(jì)效益非常可觀。

實(shí)施了礦井提升機(jī)的集中管控，積極響應(yīng)了國家安監(jiān)總局的政策要求，也提高了礦業(yè)提升機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的自動(dòng)化、信息化水平及礦山企業(yè)的設(shè)備管理水平，在全國礦山企業(yè)起到模范帶頭的作用，為礦業(yè)帶來良好的社會(huì)效益。

[1]茹治國.遠(yuǎn)程監(jiān)控與集中控制在礦山中的應(yīng)用[J].商品與質(zhì)量，2013(3):61-61.

[2]高云，胡平.流媒體技術(shù)在礦山遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].金屬礦山.

范鵬（1988-），性別：男，名族漢，籍貫安徽安慶，當(dāng)前職務(wù)電氣主管

當(dāng)前職稱：助理工程師，學(xué)歷：大專，研究方向：電氣自動(dòng)化