供电远程监控系统在煤矿井下的应用.pdf

第 3期 2 0 0 7年 6月 工矿 自 动化 I n dus t r y a nd M i ne Au t o ma t i on NO ． 3 J un ．2 0 07 文章 编号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 0 7 0 3 0 0 9 4 0 3 供电远程监控系统在煤矿井下的应用 庞伟 栋 淮北矿业集团祁南煤矿 ， 安徽 淮北2 3 4 1 1 5 摘要 文章指 出煤矿要 实现高产 高效、 安全地生产 ， 井下供 电系统的 自动化和信 息化势在必行 ， 并以淮北 矿 业集 团祁 南煤矿 供 电 系统 的 改造 为例 ， 介绍 了井下供 电远 程监 控 系统 的组 成及 改造 的 关键 环节 。 关键 词 煤矿 ；供 电系统 ； 远 程监控 ；无人 职 守 中 图分类号 T D 6 1 1 ． 4 文献 标识 码 B 收稿日 期 2 o o 7 一 o 3 1 2 0 引言 棚 霉 霎 罕 程 毕 业 于 淮 南 联 合 大 我 国 煤 矿 的 井 下 供 电 系 统 基 本 上 还 是 人 工 值 学 机 电 系 ，现 在 淮 北 矿 业 集 团 祁 南 煤 矿 工 作 。 。 ’ 一 ‘ 、 H ‘ 宇光 一A1 8 0 8 。 2 ． 2 系统 的主要 功 能 MC GS组态软件通过设 备驱动程序从现场硬 件设备获取实时数据 ， 对数据 进行必要 的加工后 ， 一 方 面 以图形 的方 式 直 观 地 显 示 在 上 位机 屏 幕 上 ， 另一方面按照组态要求和操作人员 的指令将控制数 据送给现场硬件设备 ， 对执行机构实施控制或调整 控制参数。 1 系统实时监控功能 该系统 采 用 实 时 监 控 技 术 ， 通 过 组 态 软件 MC GS实现对空压机所有运行参数 的实时监控 ， 使 得所有参数 的当前运 行状态可 以在 同一 画面 中显 示 ， 这样操作人员就可 以方便、 快速地了解空压机系 统各部分的运行情况。 2 参量超限报警功能 该 系 统对 空 压 机 系统 的 供 电 电 流 、 励 磁 电 流 、 一 级缸 压 力 、 二 级 缸 压 力 、 油 压 、 一 级 缸 排 气 温 度 、 二 级缸 排 气 温度 、 油 温 、 风 包温 度 、 断水 等 参 量都 设 置了超限报警， 运行过程 中一旦参量值超限， 监控软 件可实现分类语音报警和动态 画面提示 ， 并可将报 警信息存入报警信息数据库 ， 供事后统计分析。按 照规程 ， 空压机系统不 同参量的报警 限值 因季节而 异， 因此本系统具有报警限值在线设置功能。 3 历 史 曲线 、 数 据报 表生 成 功能 历史曲线用来显示空压机关键参数值的变化趋 势。操作人员可以查询 、 分析任意时段空压机温度、 压力 、 比功率的变化趋势 ， 从而做出控制预测。由存 盘数据提取 和 E x c e l 报表输 出构件制作 的班报表 、 日报表 、 月报表 ， 可定期打印上报， 克服 了以前 人工 记录数据的繁琐与随意性 。 4 远 程控 制 功能 通过对三菱 P L C设备构件的组态， 可方便地在 上位机上用 鼠标实现空压机组 的远程手动与 自动编 组运 行控 制 。 5 安 全管 理 功能 本监控 系统根据操作人员的不同， 设定不 同的 使用权限， 有效地保证了系统操作的安全性 。 3 结语 计 算 机 技术 和 网络 技术 的 飞 速发 展 ， 为 工 业 自 动化开辟 了广 阔的发展空 间。国产 工控 组态 软件 MC GS以其 优 异 的特 性 为 不 同工 业 应 用 领 域 的 工 程技术人员组建优质高效可靠 的监控 系统提供 了 一 整套解决方案 。基于 MC GS的空压机组集散监 控系统的研制， 为现代化矿山企业 的空压机微机化 控制改造提供 了借鉴与参考。 参考文献 [ 1 ] 徐春艳 ， 华 钢 ， 刘 晓东 ， 等． 基 于 MC G S组 态软 件 的 煤矿监控 系统 的研究 [ J ] ． 工 矿 自动 化 ， 2 0 0 5 5 2 8 ～ 3 O． [ 2 ] 葛波 ， 沈文 杰 ， 赵旎． 工 控组 态软件 的对 比及 应 用 I- J ] ． 计算机测量与控制 ， 2 0 0 2 ， 1 0 8 5 5 O ～5 5 2 ． [ 3 ] 应 听． 基 于组态软件 的棉 纺厂 温湿 度监控 系统 开 发 [ J ] ． 工业 控制计算机 ， 2 0 0 5 ， 1 8 8 7 6 ～7 7 ． 维普资讯 2 0 0 7 年第 3期 庞伟栋 供 电远程监控 系统在煤矿井下的应用 9 5 守、 单机运行 、 就地操作 ， 由于井下变电所 比较分散 ， 工作环境相对恶劣， 尽管在管理变电所上耗 费了大 量的人力 ， 还是不能做到各 级领导和供电管理者及 时了解各个变电所 的实时运行情况 。遭遇紧急情况 时 ， 由于不能及时了解事故原因 ， 事故处理时间被延 误 ， 存在着极大的安全 隐患 。煤矿要高产高效地 安 全生产 ， 实现煤矿井下供 电系统 的 自动化 和信息化 势在必行 。 现以淮北矿业集团祁南煤矿供电系统 的改造为 例 ， 介绍供电远程监控系统在煤矿井下 的应用 。 1 系统 组 成 淮北矿业集团祁南煤矿井下供电远程监控系统 改造的目的是为了实现井下供电系统 的遥控 、 遥测 、 遥调、 遥信 ， 同时实现网络发布功能， 提高供 电的管 理水平和效率 ， 实现煤矿供 电系统 的 自动化和信息 化 。 系统主要 由地面部分、 井下部分和宽带传输网 络组成 ， 如图 1所示 。 I 一一一一一一一一 一一一一一 一一一一一一一一一一 一一一一一一 系统 ； 本安电源 本安电源 数据转发器 二] 监控分站 t l通信型电 脑l I I l 通 信型电脑l t 1 t l 通信型电 脑l 一 l综合保护器I l 综合保护器I l l 综合保护器l I 隔爆配电开关I I 隔爆配电开关I I I 隔爆配电开关I 本安电源 卜 _ 监控分站 ‘ l通信型电 脑l I I l通信型电脑I t l综合保护器l l 综 合保护器I 娶皇 粤皇 本安电源 二工二 监控分站 蝇悬 皇 瞠 隔 爆 ‘ I 通信型电 脑l I I I通信型电脑l I l 综合保护器l I 综合保护器l 錾 皇 三 随 錾皇 图 1 祁 南 煤 矿 井 下供 电 远 程 监 控 系统 组 成 不 意 图 地面部分 地面调度室中心 由计算机 、 显示设 备 、 通信接 口主站、 打印机 、 不间断电源等组成 。 井下部分 由监控分站、 数据转发器、 本安 电源 、 通信型电脑综合保护器组成 。其 中 通信型电脑 综 合保护器安装在矿用隔爆 型高压真空配电装 置内； 监控分站为本质安全型设备 ， 由本安电源提供 D C 5 V电源， 通信接 口为 4 8 5接 口， 用于通信型电脑 综 合保护器与地面调度 中心之间的测、 控信息传递 ， 同 时监测通信型电脑综合保护器的连接状态 连接或 未连接 。每个分站采用星型结构 ， 最多可实时监测 1 6台通信型电脑综合保护器 。 宽带传输网络 采用树型结构 ， 通信介质采用光 缆 ， 监控分站与通信 电脑综合保 护器之 间采用 4 8 5 接 口通信 。 祁南煤矿井下 供电远程监控 系统采用树型结 构 ， 适应性强 ， 满足煤矿多支路供电网络的要求 。该 系统既可 以用作为煤矿综合 自动化 系统 的子系统 ， 也可 以独立运行。 2关键 环节 的 改造 在祁南煤矿井下供电远程监控系统的改造过程 中， 底层采样 、 数据传输网络和系统软件是系统实现 的 3个关键环节 。 2 ． 1 底 层 采样 系统的最底层是高压开关 配备 的综合保护器 ， 它应具备双向通信功能 ， 用作为传感器、 执行器和通 信器 。系统采用一种通信型高压开关综 合保护器 ， 该保护器具有过载、 短路、 漏 电 电流型和功率方 向 型 电缆绝缘监视 、 高 电压、 低电压 、 故障记忆等保护 功能及分合状态检测 、 中文 显示 、 双 向通信等功能 ， 能够很好地完成底层采样 、 保护、 收发数据及执行远 程命令等功能。 2 ． 2数 据 传 输 网络 煤矿井下变 电所是分布式 的， 而各变 电所内的 开关又是集中式的 ， 根据煤矿企业生产供 电的特点 和管理模式 ， 专门设计 了以计算机数字通信技术为 基础 的远程分布式树形结构传输 网络， 通信 口为标 准的 RS 4 8 5接 口。 井下变电所监控分站起着承上启下的作用 。为 保证实时性 ， 监控分站与高压开关综合保护器之 间 是点对点传输 ， 综合保护器 向监控分站实时发送数 据 。 系统既可以是煤矿综合 自动化系统的一个子系 统 ， 也可 以独立运行。当用作为全矿井综合 自动化 系统的子系统时 ， 它可接人环网， 通过交换机交换数 据 ， 传输介质采用光缆 。 2 ． 3 系统软 件 系统软件采用高级语 言及汇编语言编写 高压 开关综合保护器 、 监控分站采用汇编语言编写 ， 保证 实时性 ； 监控系统软件采用高级语言编写 ， 保证用户 操作界面的友好性和便捷性。系统软件在编制过程 中 使 用 了 微 软 VI S I O 2 0 0 3系 列 开 发 环 境 中 的 维普资讯 第 3期 2 0 0 7年 6月 工矿 自 动化 I n d u s t r y a n d M i n e Au t o ma t i o n NO ． 3 J u n ．2 0 07 文章编号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 0 7 0 3 0 0 9 6 0 3 矿用 C A N ／ 4 8 5总线网关的设计与实现 张 丽 ， 丁 恩 杰 ， 何 玉伟 ， 彭瑞 勇 中国矿业大学信 电学 院， 江苏 徐州2 2 1 0 0 8 摘要 结合煤矿生产的特点和要求， 文章设计 了一种基 于 P I C 1 8 F 2 4 8的 C AN 总线与 R S 4 8 5总线之 间 的互连网关， 并给 出了设计原理及 网关的软 、 硬件具体 实现方案。该 网关采用低功耗设计 ， 具有可靠性高、 结 构简单、 成本低 、 实时性好等特点 ， 非常适用于煤矿 井下。 关 键词 矿 井 ；C AN／ 4 8 5网关 ；C AN 总线 ；R 4 8 5总线 ；P I C 1 8 F 2 4 8 中图分类 号 T D 6 7 2 文 献标 识码 B D e s i g n o f a Mi n e u s e d Ga t e wa y o f C AN／ 4 8 5 B u s a n d I t s I mp l e me n t a t i o n Z HANG L i ， DI NG E n - j i e ，HE Y u we i ， P E NG Ru i y o n g C o l l e g e o f I n f o r ma t i o n El e c t r i c a l E n g i n e e r i n g o f CUM T．，Xu z h o u 2 2 1 0 0 8，Ch i n a Ab s t r a c t Cons i d e r i n g t he s pe c i a l t y a nd r e q ui r e m e nt o f m i ni ng pr o du c t i on， t h i s p a pe r d e s i gne d a n i n t e r l i n k a g e g a t e wa y b e t we e n CAN Bu s a n d RS 4 8 5 Bu s wi t h PI C1 8 F 2 4 8 s i n g l e c h i p mi c r o c o mp u t e r ，a n d g a v e t he de s i gn pr i nc i p l e a nd i m p l e me nt i ng s c he me s o f s of t wa r e a nd h a r d wa r e o f t he ga t e wa y ． The ga t e wa y wa s d e s i g n e d t o b e l o w p o we r c o n s u me d，S O i t i s v e r y s u i t a b l e f o r c o a l mi n e d u e t o i t s h i g h r e l i a b i l i t y ， s i mpl e s t r u c t u r e。l O W c o s t a n d go o d r e a l t i me q u al i t y． Ke y wo r d s mi n e ，CAN／ 4 8 5 g a t e wa y ，C AN b u s ，RS 4 8 5 b u s ，PI C1 8 F 2 4 8 0引言 RS 4 8 5 是一种最早流行的串行 通信协议 ， 由于 采 用 了 差 分 电平 传 输 技 术 ， R S4 8 5 传 输距 离 比 收稿 日期 2 0 0 7 0 1 1 1 作者简介 张丽 1 9 8 1 一 ， 女 ， 山西l临汾人 ， 中国矿业大学 信电 学 院通信 O 4级硕士研究生 ， 现主要从事现场总线与监控系统方 面的 研究工作 。 VC、 VB 、 J AVA、 汇 编 语 言 S QL 开 发 工 具 及 OF F I C E 开发工具等 。系统在 Wi n d o ws 2 0 0 3 s e r v e r 操作系统下运行 ， 可 以采用单机或双机热备 的工作 方式 ； 采用全汉字菜单及窗 口提示 ， 具有人机界面编 辑功能， 可操作性强 ； 支持使 用浏览器软 件上 网查 询 ， 数据可根据硬盘容量 的大小和存储数据 的多少 保存半年、 一年乃 至更长 ， 也可进行定期备份； 具备 数据 网络发布功能； 从安全性考虑 ， 非主控计算机只 能通过服务器访 问系统的运行信息 ， 不可操控系统 ； 具有 良好的扩展性 和适应性 ， 系统功能可根据现场 R S 2 3 2更远 、 抗共模干扰能力更强 ， 因此很适合在工 业现场应用。井下很多变频器 、 可编程控制器等设 备都带有 R S 4 8 5接 口。但与 C AN总线等更为先进 的现场 工业 总线相 比， RS 4 8 5只有 物理层 ， 构 成 的通 信系统只能采用主从结构 ， 使 用不便 ； 另外 ， 它在传 输速度 、 传输 距离 和传输 可靠 性 等性能 上 也不 如 C AN。应井下组网改造的需求 ， 需要把具有 R S 4 8 5 接 口的装置 、 智能仪表等接人 C AN 总线 网络 ， 因此 能实现 RS 4 8 5和 C AN总线协议相互转换 的网关是 情况 和需 要 进行扩 展 。 3结 语 通过改造， 祁南煤矿井下供电远程监控系统 实 现了四遥 和报警功能 。系统采用树型结构的传输网 络 ， 监 控 点可 延伸 到各 个井 下 变 电所 ， 真正 实现 了无 人职守。智能化的集 中调度控制 和信息化管理 ， 便 于生产管理和机电设备 的故障排查 ， 有利 于电力负 荷的及时调整 ， 提高了供电的管理效率和质量 。 维普资讯