時(shí)間：2022-07-16 04:34:39
導(dǎo)語(yǔ)：在煤礦綜合自動(dòng)化技術(shù)探討的撰寫(xiě)旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了一篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
摘要：
我國(guó)是一個(gè)地域廣闊的國(guó)家，煤炭礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量豐富，成為促進(jìn)經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)的主要?jiǎng)恿Α５请S著煤礦資源的大肆的開(kāi)采，致使煤炭資源急劇減少，如何能夠利用先進(jìn)技術(shù)來(lái)提升煤礦開(kāi)采效率，提升資源利用效率顯得尤為必要。在煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，結(jié)合國(guó)內(nèi)外相關(guān)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)，深入剖析我國(guó)當(dāng)前煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中存在的問(wèn)題，充分發(fā)揮自動(dòng)化系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，建立完善的監(jiān)測(cè)、控制和管理一體化的系統(tǒng)，提升煤礦生產(chǎn)成效。文章主要就煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，結(jié)合實(shí)際情況，從多種角度來(lái)完善系統(tǒng)功能，提升煤礦開(kāi)采成效。
關(guān)鍵詞：
煤礦；自動(dòng)化系統(tǒng)；研究；設(shè)計(jì)；現(xiàn)場(chǎng)總線
國(guó)外在煤礦開(kāi)采和管理中應(yīng)用的系統(tǒng)經(jīng)過(guò)不斷完善和創(chuàng)新，已經(jīng)發(fā)展到現(xiàn)在的第四代以微機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，在實(shí)際應(yīng)用中取得了較為可觀的成效。我國(guó)從國(guó)外引進(jìn)的HIMASS系統(tǒng)是美國(guó)新研發(fā)的煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，承擔(dān)著煤礦生產(chǎn)安全監(jiān)測(cè)的重?fù)?dān)，包括煤礦下各種溫度、負(fù)壓和瓦斯指標(biāo)的監(jiān)測(cè)，設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)情況等等，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化的生產(chǎn)和監(jiān)控。由此看來(lái)，加強(qiáng)煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)分析是尤為必要的，對(duì)于后續(xù)理論研究和實(shí)踐工作開(kāi)展具有一定參考價(jià)值。
1我國(guó)煤礦控制系統(tǒng)中存在的問(wèn)題
我國(guó)對(duì)于煤礦控制系統(tǒng)的研發(fā)和設(shè)計(jì)重視程度較高，自上個(gè)世紀(jì)80年代以來(lái)，相繼研發(fā)出了一系列監(jiān)控系統(tǒng)，但更多的是集中在控制階段，設(shè)置控制中心，在井下設(shè)置多個(gè)測(cè)控分站，將收集得來(lái)的信息傳輸?shù)街髡荆?jīng)過(guò)處理后下達(dá)控制命令，最終由分站執(zhí)行。信息傳輸主要是通過(guò)電纜和光纖，根據(jù)相應(yīng)的通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)，但是其中仍然存在一系列問(wèn)題有待完善：其一，通信協(xié)議不規(guī)范。當(dāng)前很多監(jiān)控系統(tǒng)均是采用各自廠家的通信協(xié)議，所以不同廠家生產(chǎn)的系統(tǒng)之間兼容性不強(qiáng)，很容易造成設(shè)備重復(fù)購(gòu)置，或是軟件無(wú)法重新升級(jí)等后果[1]。其二，井下信息傳輸設(shè)備物理接口協(xié)議不規(guī)范，致使用戶無(wú)法拓展系統(tǒng)功能，在實(shí)際應(yīng)用中由于不同系統(tǒng)的調(diào)制頻率和收發(fā)電壓幅值差異，導(dǎo)致不同系統(tǒng)分站不兼容；其三，煤礦監(jiān)控系統(tǒng)所使用的設(shè)備多數(shù)是單片機(jī)或微處理器為核心，自身不具備計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)功能以及網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)協(xié)議等。
2煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
在煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，主要是發(fā)揮計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，建立完善的自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)井下機(jī)電設(shè)備的自動(dòng)化控制，并將收集所得信息集中在統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上。運(yùn)用多種現(xiàn)代化信息技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)，建立完善、統(tǒng)一的控制系統(tǒng)，對(duì)傳統(tǒng)的煤礦生產(chǎn)運(yùn)行方式進(jìn)行創(chuàng)新和完善，形成全方位的煤礦生產(chǎn)過(guò)程控制自動(dòng)化、生產(chǎn)調(diào)度自動(dòng)化和業(yè)務(wù)運(yùn)轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)化，進(jìn)而更為全面地對(duì)煤礦生產(chǎn)情況監(jiān)督和管理，確保生產(chǎn)活動(dòng)能夠安全有序運(yùn)行，一旦出現(xiàn)異常情況可以及時(shí)發(fā)出預(yù)警信號(hào)予以解決[2]。生產(chǎn)控制層各個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備主要是在統(tǒng)一的調(diào)度室延伸到井下，井下的光纖作為數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)，節(jié)點(diǎn)則是作為嵌入式設(shè)備，充當(dāng)系統(tǒng)的信息收集站。生產(chǎn)控制層將不同廠家生產(chǎn)、技術(shù)方式、不同標(biāo)準(zhǔn)信息進(jìn)行加工和處理，實(shí)現(xiàn)信息資源的貢獻(xiàn)，有效解決以往信息資源不能共享和溝通不暢的問(wèn)題，提升信息資源利用效率，為后續(xù)生產(chǎn)管理活動(dòng)有序開(kāi)展奠定基礎(chǔ)[3]。煤礦生產(chǎn)過(guò)程中涉及到的環(huán)節(jié)較多，在生產(chǎn)活動(dòng)開(kāi)展中會(huì)產(chǎn)生大量的信息，這些信息中蘊(yùn)含大量的生產(chǎn)信息，如果分散處理，可能造成信息的丟失和損壞，形成信息孤島，影響到信息資源的共享和利用。
2.2軟件體系結(jié)構(gòu)
煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的軟件主要是采用組態(tài)化設(shè)計(jì)，整合井下環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)和生產(chǎn)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，建立統(tǒng)一的自動(dòng)化系統(tǒng)。組態(tài)軟件是通過(guò)I/O驅(qū)動(dòng)，從現(xiàn)場(chǎng)收集到的信息加工和處理后，以直觀生動(dòng)的圖形方式呈現(xiàn)在計(jì)算機(jī)屏幕上；加工主站的控制命令傳輸?shù)絀/O設(shè)備中，對(duì)于重要的歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，為后續(xù)的數(shù)據(jù)使用提供檢索和利用功能。一旦出現(xiàn)異常情況，可以向值班人員發(fā)出預(yù)警信息，并做好預(yù)警信息的記錄[4]。
（1）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。作為組態(tài)軟件中核心部分，具備歷史數(shù)據(jù)檢索功能，一旦出現(xiàn)事故報(bào)警處理，存儲(chǔ)報(bào)警數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的科學(xué)分析和計(jì)算，還可以實(shí)現(xiàn)I/O數(shù)據(jù)連接等等。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中主要由幾個(gè)部分組成，其一，組態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)作為該系統(tǒng)中的核心配置，主要是負(fù)責(zé)記錄收集得到的設(shè)備運(yùn)行情況，將數(shù)據(jù)屬性和相關(guān)性進(jìn)行分析，為后續(xù)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)完善提供數(shù)據(jù)支撐；其二，事件庫(kù)則是在事故報(bào)警中的數(shù)據(jù)信息，可以自動(dòng)化處理緊急事情；其三，主動(dòng)規(guī)則庫(kù)，用戶可以根據(jù)實(shí)際需要來(lái)選擇要監(jiān)控的事件。
（2）I/O驅(qū)動(dòng)。組態(tài)軟件的實(shí)施數(shù)據(jù)庫(kù)主要是為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的通信連接，實(shí)現(xiàn)資源信息的共享和交換，I/O驅(qū)動(dòng)是設(shè)備交互的橋梁，實(shí)時(shí)性和可靠性是數(shù)據(jù)庫(kù)正常運(yùn)行的首要前提，為了確保數(shù)據(jù)信息的正常傳輸，應(yīng)統(tǒng)一硬件設(shè)備結(jié)構(gòu)。DCS和PLC控制設(shè)備；Etherent、Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線通信接口裝置；PC總線工業(yè)計(jì)算機(jī)板卡裝置。
2.3關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備
煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中主要包括環(huán)網(wǎng)交換機(jī)、綜合接入網(wǎng)關(guān)設(shè)備，其中環(huán)網(wǎng)交換機(jī)則是構(gòu)建礦井工業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的主要設(shè)備，自身具有十分突出的特性，電源輸入范圍廣、電源波動(dòng)范圍大以及容易安裝和檢修等優(yōu)勢(shì)，能夠更好的適應(yīng)惡劣環(huán)境。綜合接入網(wǎng)關(guān)則是實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)互聯(lián)和分站接入功能的裝置，將現(xiàn)場(chǎng)總線信息數(shù)據(jù)收集到特高新網(wǎng)絡(luò)中，借助光纖傳輸?shù)较到y(tǒng)中，較之傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)而言，有效改善了監(jiān)控系統(tǒng)封閉性缺陷。
3結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，煤礦作為推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)的重要?jiǎng)恿Γ饾u進(jìn)入到深井作業(yè)階段，對(duì)于開(kāi)采技術(shù)和工藝提出了更高的要求。應(yīng)用信息化技術(shù)，建立煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控井下生產(chǎn)情況，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)活動(dòng)的統(tǒng)一調(diào)度和安排，降低人工管理可能存在的失誤可能性，提升工作成效。與此同時(shí)，井下一旦出現(xiàn)安全隱患和異?，F(xiàn)象，及時(shí)發(fā)出預(yù)警信號(hào)，實(shí)現(xiàn)工作面電、瓦斯控制，分析潛在的爆炸情況，提高礦井自動(dòng)化管理水平。
作者:王紅凱 單位:陜煤彬長(zhǎng)胡家河礦業(yè)有限公司
1綜合自動(dòng)化技術(shù)在煤礦行業(yè)管理中的應(yīng)用
1.1綜合自動(dòng)化技術(shù)在煤礦管理中的應(yīng)用由于我國(guó)在煤礦綜合自動(dòng)化技術(shù)的起步較晚，研發(fā)的方法較少，自動(dòng)化疾控技術(shù)的水平較為薄弱，沒(méi)有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，因此，大多數(shù)煤礦企業(yè)在選擇綜合自動(dòng)化的設(shè)備時(shí)都是引用國(guó)外的設(shè)備，現(xiàn)如今煤礦企業(yè)廣泛運(yùn)用最多的是礦井安全檢測(cè)系統(tǒng)，它主要采用的是煤礦綜合自動(dòng)化的集控技術(shù)。隨著近幾年我國(guó)信息化技術(shù)的發(fā)展步伐加快，國(guó)家的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度加快，煤礦企業(yè)在引進(jìn)大量進(jìn)口設(shè)備的同時(shí)也開(kāi)始自主研發(fā)和吸收新的理念，結(jié)合我國(guó)煤礦企業(yè)的實(shí)際情況來(lái)看，通過(guò)引導(dǎo)和開(kāi)發(fā)創(chuàng)新科技、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理的應(yīng)用及推廣，可讓煤礦行業(yè)的綜合自動(dòng)化地位走出國(guó)門，達(dá)到研究及探討該項(xiàng)應(yīng)用的核心價(jià)值的目的。
1.2綜合自動(dòng)化技術(shù)在管理煤井提升機(jī)中的應(yīng)用要做好煤礦的開(kāi)采工作，其在設(shè)備的運(yùn)用上也非常重要。煤礦開(kāi)采的主要設(shè)備是煤礦礦井提升機(jī)，它具備重量大、體積大、控制難度大等特點(diǎn)。在煤礦開(kāi)采的過(guò)程中，為實(shí)現(xiàn)有效管理提升機(jī)驅(qū)動(dòng)和提升滾筒部分整合的效果，有效的改造和創(chuàng)新可以達(dá)到提升機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的升級(jí)，使其用起來(lái)方便簡(jiǎn)單。為保證該項(xiàng)設(shè)備在管理上的安全穩(wěn)定、實(shí)用可靠的特性，在設(shè)備的構(gòu)建時(shí)要進(jìn)行數(shù)字化、智能化的識(shí)別和監(jiān)測(cè)。如在煤礦開(kāi)采中尋找礦井地質(zhì)時(shí)可以有效地運(yùn)用設(shè)備本身的核心微處理器進(jìn)行，它可以監(jiān)控和檢測(cè)到出現(xiàn)故障的地址，做到診斷設(shè)備的能力，達(dá)到信息網(wǎng)絡(luò)與設(shè)備的通信結(jié)合，極大地便利了設(shè)備的安裝和升級(jí)。
1.3綜合自動(dòng)化技術(shù)在管理傳送帶礦井中的應(yīng)用為保證煤礦生產(chǎn)環(huán)節(jié)中將煤炭完整地送到目的地，其在向礦井運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中必須要做到傳送帶傳送的連續(xù)性。我國(guó)在煤礦行業(yè)中對(duì)于傳送帶已經(jīng)被廣泛使用，它是通過(guò)帶式的傳送方式，將設(shè)備中的產(chǎn)物在確保運(yùn)輸量和安全性的前提下實(shí)現(xiàn)管理綜合自動(dòng)化的產(chǎn)物。它的結(jié)構(gòu)中使用了3GST啟動(dòng)設(shè)置，通過(guò)有效的、智能化的解決操作來(lái)進(jìn)行原煤的不間斷運(yùn)輸，其結(jié)構(gòu)中存在的優(yōu)勢(shì)是可以提高設(shè)備的工作效率，減少設(shè)備故障、避免設(shè)備出錯(cuò)。但當(dāng)它進(jìn)行管理長(zhǎng)距離的運(yùn)輸時(shí)，盡管達(dá)到了設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化要求，但仍然還有一些不夠完善的地方需要改進(jìn)，如傳送帶的中間驅(qū)動(dòng)點(diǎn)管理上容易出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象，不能完整地除去設(shè)備故障，對(duì)其整個(gè)設(shè)備的可靠性以及設(shè)備的壽命造成了一定的影響。因此，煤礦企業(yè)在通過(guò)傳送帶礦井的使用部分還需加強(qiáng)，只有對(duì)此進(jìn)行不斷的研究和分析，才能確保設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)輸?shù)拈L(zhǎng)久性和穩(wěn)定性。
1.4電牽引采煤機(jī)在煤礦管理系統(tǒng)中的應(yīng)用電采煤機(jī)作為煤礦綜合自動(dòng)化集控技術(shù)中一項(xiàng)很典型的應(yīng)用，它主要是運(yùn)用采煤機(jī)與電牽引技術(shù)相結(jié)合，利用電來(lái)牽引采煤機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)下滑制發(fā)電，達(dá)到電能在采煤機(jī)中的應(yīng)用。電牽引采煤機(jī)具有少故障、穩(wěn)定性高、維護(hù)時(shí)間少的特點(diǎn)，它在合理選取和使用設(shè)備的啟動(dòng)控電系統(tǒng)中，可以高效穩(wěn)定地提高其轉(zhuǎn)動(dòng)能力。隨著電子信息技術(shù)的不斷涌進(jìn)和應(yīng)用，電牽引采煤機(jī)綜合自動(dòng)化技術(shù)是實(shí)現(xiàn)企業(yè)長(zhǎng)久而穩(wěn)定發(fā)展的源動(dòng)力。
1.5煤礦綜合自動(dòng)化技術(shù)在其他設(shè)備的應(yīng)用煤礦綜合自動(dòng)化技術(shù)隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)，也在主流設(shè)備上不斷開(kāi)發(fā)和創(chuàng)新，它所采用的液壓控制與信息技術(shù)相結(jié)合的理念已經(jīng)成為電液控制礦井開(kāi)采的中堅(jiān)力量。它能使采礦設(shè)備的功能實(shí)現(xiàn)智能化模式，有效減少在煤礦開(kāi)采作業(yè)中出現(xiàn)相互沖擊的現(xiàn)象，給煤礦開(kāi)采業(yè)提供了比較穩(wěn)定的電力系統(tǒng)保障，滿足了采礦過(guò)程中大功率電器的使用需求。
2煤礦管理系統(tǒng)在綜合自動(dòng)化技術(shù)中的發(fā)展趨勢(shì)
2.1煤礦管理系統(tǒng)的實(shí)用性發(fā)展目前我國(guó)對(duì)于煤礦管理系統(tǒng)在綜合自動(dòng)化系統(tǒng)有三大特征：信息化、智能化和程序化。以這三個(gè)特征為出發(fā)點(diǎn)，可以體現(xiàn)出來(lái)的優(yōu)勢(shì)也較多，如設(shè)備自動(dòng)化使用便捷，在設(shè)備維修上較少，具備安全可靠等特點(diǎn)。因此，在煤礦管理系統(tǒng)綜合自動(dòng)化設(shè)備上人們更注重其實(shí)用性。當(dāng)前的煤礦綜合自動(dòng)化形式，站在煤礦工人的角度來(lái)講，其大大減少了工作壓力，降低了作業(yè)難度；站在企業(yè)發(fā)展的角度來(lái)講，煤礦管理系統(tǒng)利用綜合自動(dòng)化技術(shù)在生產(chǎn)過(guò)程中提高了生產(chǎn)效率，加強(qiáng)了安全穩(wěn)定性。盡管我國(guó)目前的煤礦綜合自動(dòng)化的使用無(wú)法與其他發(fā)達(dá)國(guó)家相比，而且相應(yīng)的技術(shù)上還有較大的差距，因此我國(guó)煤礦企業(yè)在綜合自動(dòng)化的發(fā)展中要加大時(shí)間和資金的投入，加快生產(chǎn)和發(fā)展的速度。
2.2煤礦管理系統(tǒng)的自動(dòng)化發(fā)展煤礦管理系統(tǒng)的自動(dòng)化發(fā)展是目前煤礦行業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要方向，其作為企業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展的核心，在未來(lái)發(fā)展中有一定的優(yōu)勢(shì)作用。我國(guó)現(xiàn)在很重視煤礦行業(yè)的開(kāi)發(fā)技術(shù)和配套設(shè)施的設(shè)計(jì)，并要求煤礦行業(yè)開(kāi)發(fā)要有自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，從傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)分析不難看出，我國(guó)如想提高高產(chǎn)出和高曠工作業(yè)的安全性就必須建立自主產(chǎn)權(quán)的核心設(shè)備和裝置。在設(shè)備通信上實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化、可靠性，要加強(qiáng)設(shè)備實(shí)時(shí)信息的收集與整理，并且對(duì)其進(jìn)行分類和存檔，將部分有價(jià)值的信息進(jìn)行回收整合，為創(chuàng)新煤礦管理系統(tǒng)中生產(chǎn)設(shè)備和工藝水平提供有效的資料幫助。
2.3煤礦管理系統(tǒng)的安全性發(fā)展煤礦管理系統(tǒng)綜合自動(dòng)化技術(shù)主要體現(xiàn)在智能化和自動(dòng)化上，其在煤礦開(kāi)采行業(yè)發(fā)展中起著不小的推進(jìn)作用。如現(xiàn)階段人們所廣泛運(yùn)用的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，它可以在無(wú)人幫助和工作的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦礦井作業(yè)的開(kāi)采和控制，還能通過(guò)運(yùn)輸傳遞的方式，記錄并統(tǒng)計(jì)工作時(shí)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)以及礦井中的溫度及濕度狀態(tài)等。由于礦井工作的風(fēng)險(xiǎn)性比較大，且屬于事故多發(fā)場(chǎng)地，如瓦斯爆炸、地壓沖擊、火災(zāi)等都是造成事故危險(xiǎn)的因素。因此，對(duì)于煤礦的生產(chǎn)安全環(huán)節(jié)要引起足夠的重視。在煤礦的開(kāi)采過(guò)程中或者完工后，要對(duì)所有的電路設(shè)備進(jìn)行安全檢查工作，并且要及時(shí)了解礦井下工作人員的情況，以免引起不必要的事故發(fā)生。
3結(jié)語(yǔ)
綜上所述，我國(guó)煤礦管理系統(tǒng)在綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展中還處于起步階段，為實(shí)現(xiàn)信息化技術(shù)的發(fā)展歷程，必須要在綜合自動(dòng)化技術(shù)上構(gòu)建自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，將自動(dòng)化、智能化和高效化引入到技術(shù)目標(biāo)中，結(jié)合集控技術(shù)的發(fā)展，將綜合自動(dòng)化技術(shù)日漸完善和創(chuàng)新?？傊?，要加大對(duì)采礦工作中人力物力的投入，改進(jìn)各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的不足，提高生產(chǎn)效率，減少成本支出是實(shí)現(xiàn)煤礦管理系統(tǒng)在綜合自動(dòng)化技術(shù)穩(wěn)步發(fā)展的關(guān)鍵。
作者：景明偉單位：寧夏王洼煤業(yè)有限公司銀洞溝煤礦
摘要：煤礦安全問(wèn)題不僅關(guān)系到生產(chǎn)企業(yè)的自身利益，更重要的是關(guān)系到工人們的生命安全，煤礦企業(yè)生產(chǎn)安全是各方面都高度重視的問(wèn)題，特別是煤礦井下地質(zhì)及工作環(huán)境惡劣，機(jī)械設(shè)備較多，而自動(dòng)化的總體水平相對(duì)滯后，煤礦自動(dòng)化已成為煤炭企業(yè)及煤礦生產(chǎn)發(fā)展的重中之重。本文主要闡述了煤礦變電站綜合自動(dòng)化、煤礦機(jī)械的電氣自動(dòng)化、集中控制系統(tǒng)、煤礦安全和監(jiān)控控制系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞：自動(dòng)化技術(shù)；變電站；煤礦機(jī)電；應(yīng)用。
一.前言
隨著供電系統(tǒng)的迅速發(fā)展，對(duì)各供電系統(tǒng)監(jiān)視控制的可靠性、準(zhǔn)確性、快速性、選擇性等要求更高了。要提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，最根本的就是提高運(yùn)行管理的自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化。所謂綜合自動(dòng)化，就是廣泛采用微機(jī)保護(hù)和微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)，分別采集模擬量、脈沖量等非電量信信號(hào)，經(jīng)過(guò)功能的重新組合，按照預(yù)定的程序和要求實(shí)現(xiàn)監(jiān)視、測(cè)量、協(xié)調(diào)和控制自動(dòng)化的集合體和全過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和資源共享，使設(shè)計(jì)簡(jiǎn)捷、布局緊湊，運(yùn)行更加安全可靠。在煤礦中，礦井電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)調(diào)度自動(dòng)化、實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守變電站及煤礦機(jī)械的電氣自動(dòng)化，也是其發(fā)展的必然趨勢(shì)。煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)基本內(nèi)容包括:實(shí)時(shí)采集各種部件的電壓、電流、功率及其他模擬量等和各斷路器的分、合狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的監(jiān)視和監(jiān)控，根據(jù)實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，進(jìn)行各種模擬和計(jì)算，以決定安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式。
二．煤礦綜合自動(dòng)化的概念
綜合自動(dòng)化系統(tǒng)指的是通過(guò)執(zhí)行規(guī)定的功能來(lái)實(shí)現(xiàn)某一給定目標(biāo)的一些相互關(guān)聯(lián)單元的組合，實(shí)現(xiàn)對(duì)二次設(shè)備的功能進(jìn)行重新的組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而對(duì)全部設(shè)備的運(yùn)行情況執(zhí)行測(cè)量、監(jiān)視、控制和協(xié)調(diào)，進(jìn)而來(lái)提高設(shè)備的運(yùn)行效率和管理水平的一種綜合性的自動(dòng)化系統(tǒng)。其能夠保證系統(tǒng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，在安全性能上和經(jīng)濟(jì)性能上有更好的保障。
綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是應(yīng)用現(xiàn)代電子技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)對(duì)礦井生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)全面監(jiān)控的系統(tǒng)，把采掘生產(chǎn)設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、皮帶運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)、輔助生產(chǎn)設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)等子系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)及輔助生產(chǎn)各運(yùn)行參數(shù)的統(tǒng)計(jì)并上傳至礦區(qū)辦公局域網(wǎng)，這樣使得煤礦生產(chǎn)和管理更加科學(xué)高效。同時(shí)將一些主要生產(chǎn)數(shù)據(jù)和安全情況向上一級(jí)管理部門進(jìn)行匯報(bào)，上一級(jí)管理部門可以通過(guò)這些數(shù)據(jù)對(duì)煤礦進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)視。出現(xiàn)緊急情況發(fā)出告警信號(hào)。
三．煤礦綜合自動(dòng)化的主要內(nèi)容
煤礦變電站綜合自動(dòng)化是將二次設(shè)備(包括繼電保護(hù)、控制、測(cè)量、信號(hào)、故障錄波、自動(dòng)裝置及遠(yuǎn)動(dòng)裝置等)經(jīng)過(guò)功能的組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全變電站的主要設(shè)備和輸、配電線路的自動(dòng)監(jiān)視、測(cè)量、自動(dòng)控制和微機(jī)保護(hù)，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動(dòng)化功能。變電站自動(dòng)化系統(tǒng)是利用多臺(tái)微型計(jì)算機(jī)（包括單片機(jī)等）和大規(guī)模集成電路分級(jí)分部式自動(dòng)化系統(tǒng)，它以微型計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站傳統(tǒng)的機(jī)電保護(hù)、測(cè)量手段、控制方式以及通訊和管理模式的全面改造。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)具有功能綜合化、結(jié)構(gòu)微機(jī)化、操作監(jiān)視屏幕化、運(yùn)行管理智能化和通訊網(wǎng)絡(luò)化等特點(diǎn)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)設(shè)備間能實(shí)現(xiàn)相互交換信息、數(shù)據(jù)共享，能夠完成變電站運(yùn)行的監(jiān)視和控制任務(wù)。功能的綜合是其區(qū)別于常規(guī)變電站的最大特點(diǎn),它以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ), 以數(shù)據(jù)通訊為手段,以信息共享為目標(biāo)。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)取代了變電站的常規(guī)二次設(shè)備是大勢(shì)所趨。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)簡(jiǎn)化了變電站的二次接線，它是提高變電站安全運(yùn)行水平、降低其運(yùn)行維護(hù)的成木、提高其經(jīng)濟(jì)效益的一項(xiàng)重要的技術(shù)措施。
水泵電控系統(tǒng)，采集參數(shù)：電機(jī)電壓，電機(jī)電流，故障，開(kāi)停,電機(jī)溫度,進(jìn)水壓力,出水壓力,真空壓力,進(jìn)水水位，開(kāi)關(guān)位置信號(hào)等。采集方式：PLC控制或分站式數(shù)據(jù)采集；接入方法：直接接入或轉(zhuǎn)換規(guī)約。
瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，采集參數(shù)：瓦斯?jié)舛?，風(fēng)速，環(huán)境溫度，負(fù)壓，水位，設(shè)備開(kāi)停，風(fēng)門開(kāi)關(guān)，饋電開(kāi)關(guān)，電壓，電流，風(fēng)筒開(kāi)關(guān)，軸溫，抽放管溫度，抽放管壓力，抽放管瓦斯?jié)舛?，抽放管流量，故障?bào)警等。采集方式：采用規(guī)約轉(zhuǎn)換或讀數(shù)據(jù)庫(kù)的方式均可；接入方法：TCP/IP通信。
提升機(jī)電控系統(tǒng)，采集參數(shù)：安全回路、實(shí)時(shí)速度、電流曲線、電壓、電流、故障、開(kāi)停、電機(jī)溫度、PLC狀態(tài)、開(kāi)關(guān)量、模擬量、鉤數(shù)、提升容器位置監(jiān)測(cè)。采集方式：PLC控制或分站式數(shù)據(jù)采集；接入方法：直接接入或轉(zhuǎn)換規(guī)約
風(fēng)機(jī)電控系統(tǒng)，采集參數(shù)：電機(jī)電壓，電機(jī)電流，故障，開(kāi)停,電機(jī)溫度,進(jìn)水壓力,出水壓力,真空壓力,進(jìn)水水位，開(kāi)關(guān)位置信號(hào)。采集方式：PLC控制或分站式數(shù)據(jù)采集；接入方法：直接接入或轉(zhuǎn)換規(guī)約。
鍋爐電控系統(tǒng)，采集參數(shù)：鍋堂溫度，鍋堂前中后壓力（負(fù)壓）上鍋筒溫度，上鍋筒壓力，蒸汽出口流量，蒸汽管路壓力，省煤器溫度，煙道溫度，鼓風(fēng)機(jī)開(kāi)度，風(fēng)量開(kāi)關(guān)，引風(fēng)機(jī)吸風(fēng)量開(kāi)度，風(fēng)量開(kāi)關(guān)，供水調(diào)節(jié)閥閥門開(kāi)度，水位調(diào)節(jié)器開(kāi)關(guān)，顯示，供煤爐排速度顯示，速度調(diào)節(jié)，現(xiàn)場(chǎng)手自顯示，水位報(bào)警，水位顯示（電接點(diǎn)和差壓變送兩個(gè)顯示），供水閥前、后壓力，供水溫度，流量，出渣機(jī)狀態(tài)，循環(huán)泵狀態(tài)，鼓風(fēng)機(jī)開(kāi)停狀態(tài)，引風(fēng)開(kāi)停狀態(tài)，供水泵開(kāi)停狀態(tài)，鼓風(fēng)機(jī)軸溫，引風(fēng)機(jī)軸溫，風(fēng)機(jī)變頻器速度等。采集方式：PLC控制或分站式數(shù)據(jù)采集；接入方法：直接接入或轉(zhuǎn)換規(guī)約。
四. 煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用
煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)包括風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)監(jiān)控（通風(fēng)安全環(huán)境監(jiān)測(cè)）子系統(tǒng)、瓦斯抽放監(jiān)測(cè)（管道瓦斯抽放監(jiān)測(cè)與控制）子系統(tǒng)、火災(zāi)預(yù)報(bào)束管監(jiān)測(cè)（煤層自然發(fā)火實(shí)時(shí)分析）子系統(tǒng)、工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)子系統(tǒng)、電力監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、膠帶機(jī)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、主副（斜）井提升監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、礦壓監(jiān)測(cè)（礦井沖擊地壓實(shí)時(shí)分析及專家診斷預(yù)測(cè)與控制）子系統(tǒng)、礦用自動(dòng)防塵撒水控制（皮帶機(jī)頭自動(dòng)噴水降塵）子系統(tǒng)、機(jī)車調(diào)度子系統(tǒng)、考勤子系統(tǒng)、電話通訊子系統(tǒng)、電視會(huì)議子系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)等等。
綜合自動(dòng)化系統(tǒng)具有將上述各控制子系統(tǒng)無(wú)縫集成的能力，系統(tǒng)提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口,每個(gè)子系統(tǒng)用一個(gè)軟件適配器與綜合監(jiān)控平臺(tái)數(shù)據(jù)交互。數(shù)據(jù)接口采用標(biāo)準(zhǔn)的UDP通信接口，系統(tǒng)支持瓦斯監(jiān)測(cè)、視頻監(jiān)控、配電監(jiān)測(cè)、機(jī)電設(shè)備監(jiān)控管理等各種子系統(tǒng)的軟件適配。系統(tǒng)架構(gòu)是全開(kāi)放的，擴(kuò)展能力很強(qiáng)。每接入一種子系統(tǒng)模塊，只需要一個(gè)適配程序。系統(tǒng)初建時(shí)可根據(jù)需求和條件先建最急需的最基本的核心平臺(tái)，然后分期分批增加各種子系統(tǒng)及不斷升級(jí)，最后建成最完善的系統(tǒng)。
五.結(jié)束語(yǔ)
煤礦綜合自動(dòng)化在我國(guó)才剛剛起步，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)技術(shù)的迅速發(fā)展，綜合自動(dòng)化必將日漸成熱和完善。新型自動(dòng)化技術(shù)的引入，使煤礦生產(chǎn)、變電站電能質(zhì)量的控制系統(tǒng)得到了快速發(fā)展，必將推動(dòng)我國(guó)煤礦變電站建設(shè)的迅速發(fā)展。
【摘 要】介紹了某煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，描述了利用IFix軟件實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的過(guò)程，最后概括了該系統(tǒng)的功能。
【關(guān)鍵詞】IFix；光纖環(huán)網(wǎng)；綜合自動(dòng)化
0.引言
傳統(tǒng)煤礦生產(chǎn)中，主井煤流運(yùn)輸，通風(fēng)系統(tǒng)等都在單獨(dú)運(yùn)行，協(xié)調(diào)調(diào)度比較繁瑣，信息傳遞相對(duì)滯后?，F(xiàn)如今，有一個(gè)平臺(tái)能將各子系統(tǒng)聯(lián)結(jié)在一起，統(tǒng)一進(jìn)行調(diào)度管理已經(jīng)不可或缺，煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，有著良好的應(yīng)用前景。
1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
內(nèi)蒙古某煤礦，現(xiàn)有35KV變電站、主井、副井、提風(fēng)、井下10KV變電所共5各子系統(tǒng)，現(xiàn)需建立綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，要求現(xiàn)有子系統(tǒng)的監(jiān)視和控制功能全部可以在調(diào)度室中實(shí)現(xiàn)，能夠自動(dòng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)生成報(bào)表，辦公網(wǎng)內(nèi)的用戶可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行生產(chǎn)畫(huà)面的實(shí)時(shí)觀看。
根據(jù)以上要求，規(guī)劃系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下所示：
1.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
5個(gè)子系統(tǒng)加上調(diào)度機(jī)房6個(gè)節(jié)點(diǎn)分別設(shè)置一套赫斯曼光纖接口工業(yè)交換機(jī)，節(jié)點(diǎn)之間用單模光纖連成環(huán)網(wǎng)。機(jī)房節(jié)點(diǎn)上端通過(guò)天融信防火墻與辦公網(wǎng)相連，整個(gè)環(huán)網(wǎng)成為辦公網(wǎng)內(nèi)的一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)，占據(jù)一個(gè)IP地址，結(jié)構(gòu)如圖所示：
1.2軟硬件配置
機(jī)房安裝4臺(tái)惠普四核服務(wù)器，分別設(shè)為：
1.2.1數(shù)據(jù)采集服務(wù)器
在Windows server2003系統(tǒng)上安裝IFix4.0服務(wù)器版軟件，負(fù)責(zé)與子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和為操作員站提供數(shù)據(jù)，是本系統(tǒng)的核心。GE Fanuc 的iFIX是世界領(lǐng)先的工業(yè)自動(dòng)化軟件解決方案，提供了生產(chǎn)操作的過(guò)程可視化、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)監(jiān)控。iFIX可以幫助您精確地監(jiān)視、控制生產(chǎn)過(guò)程，并優(yōu)化生產(chǎn)設(shè)備和企業(yè)資源管理。
1.2.2數(shù)據(jù)存檔服務(wù)器
安裝Oracle10g數(shù)據(jù)庫(kù)軟件，功能是將生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和報(bào)警信息等進(jìn)行存儲(chǔ)，以便生成報(bào)表和查詢歷史信息。雖然IFix自帶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，但不足以完成整年數(shù)據(jù)保存的任務(wù)，Oracle是甲骨文公司出品的當(dāng)今功能最強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)軟件，非常適合企業(yè)級(jí)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)。
1.3 Web服務(wù)器
將在工程師站和操作員站中的畫(huà)面去除控制功能后存存儲(chǔ)在該服務(wù)器中，辦公網(wǎng)中的用戶在IE瀏覽器的地址欄輸入指定的IP地址后，會(huì)在瀏覽器中顯示相同于工程師站和操作員站的畫(huà)面。
1.4安全服務(wù)器
該服務(wù)器用來(lái)設(shè)置和分配網(wǎng)絡(luò)權(quán)限，監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，并安裝有服務(wù)器版趨勢(shì)防火墻軟件，可以查殺病毒。
1.5 UPS
機(jī)房和各子系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)交換機(jī)均配有不間斷電源，即使突然斷電環(huán)網(wǎng)仍可運(yùn)行一段時(shí)間。
2.通信協(xié)議
2.1 35KV變電站
35KV變電站由南京南瑞繼保建設(shè)，提供國(guó)際電工委員會(huì)頒布的 IEC104通訊協(xié)議。IFix自身沒(méi)有IEC104驅(qū)動(dòng)程序，不過(guò)GE公司提供適用于IFix的通訊驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)工具，我們根據(jù)協(xié)議自行開(kāi)發(fā)了該驅(qū)動(dòng)。IFix通過(guò)該驅(qū)動(dòng)可以讀取和下放遙信、遙測(cè)、遙控和遙調(diào)信號(hào)，通過(guò)大量測(cè)試證明運(yùn)行良好，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。
2.2 10KV變電所
井下10KV變電所由上海南自科技股份有限公司承建，提供部頒CDT循環(huán)式遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約，由于是一部國(guó)內(nèi)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，所以仍由我們自行開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)程序。
2.3主井
主井由天津華寧公司建設(shè)，控制系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，提供Modbus RTU通訊協(xié)議。Modbus協(xié)議是一種基于RS232或RS485接口的協(xié)議，距離有限，而主井系統(tǒng)與調(diào)度室有幾百米遠(yuǎn)，信號(hào)無(wú)法穩(wěn)定傳輸。我們利用MOXA公司出品的串口服務(wù)器將485接口轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)接口，再接入交換機(jī)，成功利用光網(wǎng)的高速低耗將信號(hào)傳回。
2.4副井、提風(fēng)
副井和提風(fēng)機(jī)房均由Wincc加S7-300PLC控制，由于兩個(gè)系統(tǒng)的PLC都沒(méi)有配備以太網(wǎng)接口，我們決定從Wincc間接進(jìn)行監(jiān)控，這樣利用OPC連接就是最方便快捷的。OPC并不是一種通信協(xié)議，而是一種通信方法，OPC全稱是Object Linking and Embedding（OLE） for Process Control，它的出現(xiàn)為基于Windows的應(yīng)用程序和現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程控制應(yīng)用建立了橋梁。在過(guò)去，為了存取現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)信息，每一個(gè)應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)商都需要編寫(xiě)專用的接口函數(shù)，由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的種類繁多，通常這樣也不能滿足工作的實(shí)際需要。OPC是以O(shè)LE/COM機(jī)制作為應(yīng)用程序的通訊標(biāo)準(zhǔn)。OLE/COM是一種客戶/服務(wù)器模式，具有語(yǔ)言無(wú)關(guān)性、代碼重用性、易于集成性等優(yōu)點(diǎn)。OPC規(guī)范了接口函數(shù)，不管現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備以何種形式存在，客戶都以統(tǒng)一的方式去訪問(wèn)，避開(kāi)了各種不同的協(xié)議?；谶@種易用性，它在工控領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛?，F(xiàn)在流行的各種工控組態(tài)軟件都提供OPC服務(wù)器，相互之間的數(shù)據(jù)連通非常方便，本系統(tǒng)中IFix的OPC客戶端訪問(wèn)兩臺(tái)Wincc的OPC服務(wù)器就是這種應(yīng)用。
3.系統(tǒng)功能
3.1監(jiān)控
監(jiān)視和控制是自動(dòng)化系統(tǒng)的基本，在本系統(tǒng)中，操作員可以在調(diào)度室遠(yuǎn)程監(jiān)視各子系統(tǒng)的運(yùn)行狀況并進(jìn)行控制，以35KV變電站為例，畫(huà)面如下所示：圖中清楚地表示出了變電站各空開(kāi)狀態(tài)、每條回路的電流，有功、無(wú)功等數(shù)據(jù)，并在進(jìn)行控制操作時(shí)彈出登錄畫(huà)面，有效地避免了沒(méi)有權(quán)限的人員誤操作。其他子系統(tǒng)的操作與35KV系統(tǒng)基本相同。
3.2歷史數(shù)據(jù)和報(bào)警查詢
本系統(tǒng)配置的歷史數(shù)據(jù)查詢功能可以使相調(diào)度員不必在辦公電腦上進(jìn)行繁瑣操作，只在相關(guān)畫(huà)面中點(diǎn)選起始和結(jié)束時(shí)間等幾個(gè)簡(jiǎn)單動(dòng)作，就能夠從數(shù)據(jù)庫(kù)中篩選出符合要求的數(shù)據(jù)顯示出來(lái)，大大簡(jiǎn)化了工作流程。
4.結(jié)束語(yǔ)
本系統(tǒng)建成后，將該煤礦生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控，生產(chǎn)調(diào)度等進(jìn)行了統(tǒng)一管理，對(duì)礦井提高生產(chǎn)效率，減少事故提供了保障。為建成現(xiàn)代信息化礦山起到了積極作用?！科]