淺論自動化集中控制技術在煤礦中的應用

劉聰

摘 要：本文根據我國現有煤礦自動化集中控制技術的發展情況，結合鶴崗富力煤礦實際，簡訴了在主提升和供電系統方面集中控制技術的原理及應用，其中包括提升鋼帶機和井下變電所安裝集控系統的目的、方案說明、實現的功能等。

關鍵詞：自動化集中控制技術；鋼帶機；井下變電所

引言：

在科學技術飛快進步的今天，煤礦必須依靠科技進步，轉型成為自動化、信息化、數字化的高產高效礦井，才能生存和發展。隨著自動化技術不斷在各個領域的應用， 生產效率不斷提升，尤其在煤炭產業上尤其重要，不但能解決煤礦中用人多、投入多的問題，更能消除許多安全隱患，下面簡訴煤礦提升鋼帶機和井下變電所自動化集中控制技術技術原理及應用。

1鋼帶機自動化集中控制：

（1）現場情況和改造目的：

鶴崗富力煤礦共有四臺皮帶機電控系統，其中地面鋼絲繩牽引皮帶機的兩套電控系統是基于GE90-30 PLC和6RA70直流調速裝置的磁場可逆電樞串聯12脈動鋼帶機電控系統，另外井下還有三臺隔爆兼本安型皮帶電控系統。該四臺設備目前的控制方式是每班配皮帶機工手動開車。在當今的技術條件下，該控制工藝顯得比較落后，一方面皮帶機控制工藝本來就很簡單，開啟之后基本無需再進行任何操作，除非拉保護、或故障動作導致停車后才需司機再次啟動，所以司機崗位需要的操作極少，每班配置司機屬于人員的極大浪費；另一方面皮帶機運行的狀況只有司機知道，地面機電科、調度等單位要想了解設備運行情況還需和皮帶機房通電話了解，而且往往不能得到全面、細致的了解；另外各條皮帶之間運行情況也無法相互了解，上下皮帶之間的聯絡也需要靠電話進行，十分落后。因此提出改造方案，基于礦局域網搭建皮帶機遠程控制自動化平臺，對該四臺皮帶機進行集中控制，在地面就可以實現對各臺皮帶機的運行狀況、數據、故障報警等信息進行全面、細致的觀察的記錄，并可進行遠程啟動、停止、故障復位等操作，這樣一來，就無需每臺設備全天配備操作工，司機房無人值守，只需要一名巡檢人員在發生故障遠程無法處理時檢修設備即可。使人力、物力成本大大減少，自動化程度極大提高。

（2）方案說明：

本方案通過礦局域網將井下三條皮帶的PLC、地面鋼帶機的主、副PLC及集控上位機進行聯網，實現集控上位機對各PLC的監控。

①網絡基礎：改造需要礦方將礦局域網引至井下三臺皮帶機房及地面鋼帶機房，并為PLC、上位機設備分配固定IP地址。

②電控改造：

地面鋼帶機：電控系統更換整套PLC為西門子S7-300系列PLC（S7-300PLC的網絡功能強大），在機房裝設一臺工業以太網交換機。

井下三臺皮帶機：電控系統需要為每臺PLC增加以太網模塊，在各皮帶機房各裝設工業以太網交換機一臺；由于控制方式的改變，電控系統需要對各臺設備的PLC程序的有關部分進行編程、調試，對上位機進行軟件升級、重新編程、調試；若現場的風機、油泵等外部設備為就地由繼電器回路啟停控制，為了實現遠程遙控，電控需要對外部線路進行改造、增加PLC接口模塊，使這些設備的控制方式改為PLC直接輸出。增加集控上位機一臺，實現對現場各數據、保護的監視及各現場設備的控制，同時為集控廠家提供啟動、停止信號接口，實現在集控系統上位機上的啟、停操作。

（3）改造后實現的功能：

改造后新增的上位機可實現對各臺皮帶及其現場各設備（風機、油泵、快開等）的啟停控制，對開車方式的選擇操作（提人、提煤、檢修等）及故障復位操作，可監控電樞電流、勵磁電流、運行速度等各項數據，可監控電控系統的超速、倒轉、失磁、過流、調節器故障、快開、快熔、急停、沿線急停、機頭機尾保護等所有保護動作，可生成運行曲線和數據并保存至少30天以上。

2 井下變電所自動化集中控制：

（1）現場情況和改造目的：

鶴崗富力煤礦井下現有12個變電所，負責全礦的供電工作。為提高供電系統運行質量，安裝自動控制系統，實現井下所有變電所高低壓開關保護器、電力監控分站、地面主控機的集成，實現遠程地面監測與控制，達到提高供電安全可靠性和減員提效的目的。

（2）方案說明：

將12個變電所的天津天礦、淮南萬泰、濟源華宇、中國電光、錦州華光、等廠家的高低壓保護器接入電力監控分站，確保監控分站正常讀取開關保護器數據，實現保護器與電力監控分站的雙向數據通信。與工業以太環網聯網，實現電力監控分站與地面控制機的數據通信。

井下變電所電力監控系統采用三層結構，第一層為上位監控計算機，第二層為監控分站，第三層為智能開關。 系統采用工業以太網加現場總線模式，主干信道是以太環網到各變電所，通過變電所環網交換機數據接口將變電所監控分站接入系統。在變電所內采用分布式的現場總線控制系統，各個開關的智能綜合保護器通過RS485總線（或網絡雙絞線）接入到監控分站。監控分站采用RJ45標準以太網口與變電所的環網交換機連接，接入井下工業以太網。各個開關的綜合保護器采集的各種信號參數和保護，通過RS485總線（或網絡雙絞線）傳至監控分站，監控分站對采集到的信息進行處理后，經工業以太環網集中傳輸到地面礦井電力監控后臺，構成全礦井電力監控系統。電力監控系統后臺以OPC方式，將數據傳輸到全礦井綜合自動化平臺。同時監控分站可以根據地面監控主機的指令對綜合保護器進行遠程控制操作。

（3）改造后實現的功能：

井下所有變電所的高壓開關具有較完善的保護系統和遠程通訊功能，具備實現變電所集中監控條件；所有低壓防爆饋電開關和防爆型照明綜保開關具備遠程通訊功能，實現地面遠程通信及監控；電力監控分站、環網交換機肩負著井下各變電所自動化設備的數據采集和傳輸，必須保證正常供電，并具備3小時UPS后備供電功能，使地面集控室能實時觀察井下各變電所供電情況。

3 結束語

近年來，隨著自動化集中控制技術在煤礦中應用，充分發揮了管理信息網絡和各生產控制系統應有的功效，實現了監管控一體化的理想格局，并達到減員增效的目的；促進的煤礦更好、更快的科學發展。

參考文獻：

[1] 《煤礦電工手冊》第四分冊.

[2] 《常用供配電設備選型手冊》第一分冊（下），《煤礦安全規程》2011版.endprint