矿井安全生产综合自动化系统的设计与实现.pdf

第 2期 2 0 1 0年 2月 工矿 自 动化 I n dus t r y a nd M i ne Aut o mat i o n NO ． 2 F e b ． 2 01 0 文章 编号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 0 0 2 0 1 1 1 0 4 矿井安全生产综合自动化系统的设计与实现 赵 炎 梁宝寺能源有限责任公 司，山东 嘉祥2 7 2 4 0 4 摘要 以梁宝寺能源有限责任公司矿井安全生产综合 自动化 系统的建设为例 ， 介绍 了矿井安全 生产综合 自动 化 系统的 结构 ， 详 细介 绍 了各 子 系统接 入 综合 自动化 系统的 实现 方法 。 关键 词 矿 井；安 全 生产 ；综合 自动 化 ；工业 以太 网 ；系统 集成 ； 子 系统 ； 接 入 方法 中图分 类 号 T D 6 7 2 文献 标 识码 B 0 引言 随着现代科学技术的不断发展， 煤矿开采经历 了 由最原始 的人 力 开 采 逐 渐过 渡 到 机 械 化 开 采 、 由 机械 化发展 到 当今 的 自动 化 、 打造数 字矿 山的过程 。 作为煤矿企业管理生产活动的指挥 中枢生产调 度 ， 也必将随着 自动化 、 信息化程度的不断提高， 由 传统的调度方式转变为现代化 的生产调度指挥 中 心 ， 利用计算机网络技术建设 自动化 、 信息化系统 ， 将大量的生产信息汇集 到调度 中心 ， 使调度 中心直 观 、 迅速、 有效地判断生产过程 中存在的问题 ， 准确 地 下达 调度 指令 ， 保证 矿井 生产 秩序 的正 常进 行 ， 提 高工作效率 ， 增加企业活力 ， 为企业取得更大的竞争 力 。因此， 梁宝寺能源有限责任公司大力发展 、 积极 推进矿井安全生产综合 自动化系统的建设 ， 建立 了 现代化的、 覆盖矿井安全生产 系统 的综合 自动化 系 统 ， 实现了煤炭生产 的综合调度和生产过程 自动化 。 1 矿 井安全 生产 综合 自动化 系统的 组成 及功 能 矿井安全生产综合 自动化系统建设完成后能够 使煤矿井上下各生产环节的生产工况信息在异构条 件下联通与共享， 使不同功能的应用系统联系起来 ， 协调有序地运行 ， 使各 自独立 的监控系统信息整合 在一起实现共享； 系统平 台建设完成后能够对全矿 井安 全 、 生 产 的主要 环节 进行 实 时监测 、 监 视和必 要 的控制， 实现全矿井 的数据采集 、 生产调度 、 决策指 收稿 日期 2 0 0 9 1 O 一2 3 作者简介 赵 炎 1 9 8 1 一 ， 男 ， 2 0 0 2年 毕业 于 山东科 技 大学 计算机科学与技术 专业 ， 现 在梁 宝寺 能 源有 限责 任公 司 主要从 事 计算机 网络 、 矿 井 自动化 及 信 息化 方 面 的工 作 。E ma i l k s u y y 1 6 3 ． c o rn 挥的信息化 、 科学化 ， 为矿井安全生产 、 有效预 防和 及时处理各种突发事故和 自然灾害提供有效手段 ， 为企业信息化的应用 和发展 奠定基础 ， 实现“ 三 网 合一” 。 矿井安全生产综合 自动化系统 网络结构如图 1 所 示 。 建设矿井安全生产综合 自动化系统可使煤矿实 现 如下 功能 1 生产的信息 化促 进全矿 的管理信息化 ， 大 量的安全生产监测数据是 管理信息化 的基础， 通过 对监测数据进行转换、 整理 、 挖掘 ， 管理 系统对全矿 的安全生产状况进行综合性动态分析 ， 为领导科 学 决策提供依据。 2 综合 自动化信息系统与管理信息系统有机 结合 ， 可加强企业内部协作与通信 ， 提高生产和管理 效率 ， 增强企业 的市场竞争力， 使煤矿企业 的信息化 进程实质性地跨上一个新台阶。 3 使管理人员从繁杂的手工事务性劳动中解 脱 出来 ， 以便从事更高水平的管理工作 。 4 实现对 网络 的集 中管理 ， 对 网络上 的各种 设备进行监控和处理， 为网络的正常运行提供保障。 5 能够有效的实现生产 、 安全管理 和综合查 询等功能 ， 使其成为一个综合性的信息化网络。 整个地 综合 自动化 系统 在煤 矿生 产过 程 中具 有 实时性 、 可靠性 、 开放性 、 易于管理和维护 、 安全性 的 特 性 。 2 矿 井安 全生产 综 合 自动化 系统 的 实现 矿井安全 生产综合 自动化 系 统 以 T C P ／ I P和 We b技 术为 基础 ， 以开放 性 、 网络 化 为特 征 ， 立 足 于 we b和 I n f a r n e t 面 向控制设备的现场总线及工业 控 制 网络 I n t r a n e t 实 时数据库 和人 机操作 界 1 1 2 工矿 自动 化 2 0 1 0年 2月 P L C、摄像仪、专用控制器等现场控制设备 图 1 矿井安全生产综合 自动化系统 网络结构图 面 I n t e r n e t 远程人机交互 一体化， 实现企业管 控数据流之间的无缝连接 ， 从而使管控一体化解决 方案变得简捷和现实可行。系统结构如图 2所示 。 绷 一 井下1 1 0k V 电力监控系统 ] 井下胶带 监控系统 ． 压风机t 自 动控制 系统 I _ j 井 下 主排水系统 ． 矿 胶带机 控制 P L C 副井提升机 监控系统 躲 通风机 监控系统 安全监测监控 系统 一 监嘉 站L 监 测 分 站i囵 誉 ] 淼 秣 蠢 电力 监测分站 图 2 矿井安全生产综合 自动化 系统结构 图 各子系统的设计与实现分述于下 。 2 ． 1 副 井提 升机控 制子 系统 该系统接入方式 硬件采用以太网络， 软件采用 O P C接 口方式 。接人 内容 提升 系统参数 监测 。 该 系统 实现 了在 网络 终 端 调 度 室 和相 关 部 门 或领导办公室 通过浏览器 、 采用多种方式 图形、 表 格 监测副井的运行参数 ， 如快上 、 快下 、 慢上 、 慢下 、 急停 、 电枢电流、 实际速度 、 电动机平均温度、 罐笼速 度 、 主轴温度、 天轮温度、 电动机温度 、 过卷 、 停车点 等的功能。 2 ． 2主井提 升机监控 子 系统 该子 系统 接入方 式 硬件采 用 以太 网络 ， 软件 采 用 OP C接口方式。接入内容 装卸载控制部分。 该子系统提供的功能 实时数据分类显示、 当前 故障／ 报警显示 、 故 障报警显示 、 综合查询、 系统 图、 历史曲线、 报表统计等。 该子系统实现 了在 网络终端 调度室和相关单 位或领导办公室 通过浏览器 、 采用多种方式 图形 、 表格 监测主井装卸载系统 的运行参数 、 煤仓煤位 、 机斗位置、 运行速率、 装煤重量 、 给煤机运行情况 、 提 升勾数等的功能。 2 ． 3通风机监 测 子 系统 该 子系统 接 入 方 式 硬 件 采用 以太 网络 ，软 件 采用 F TP接口方式。接入内容 通风机的在线参数 信息。 目前， 该子系统能够实时监测风机的振动、 电动 机及轴承温度／ 负压、 电动机电压／ 电流／ 功率／ 效率／ 温度等参数 ， 没有上位机 。将上位机挂接在环网上， 可通过上位机软件采用 F T P方式将各个点的信息 取到管 控服务 器 。该 子 系 统 实现 了在 网络 终 端 调 度室 和领导 办公 室 通 过浏 览 器 、 采 用 多种 方 式 图 形 、 表格 监测风机 的振动、 风机轴承温度／ 负压／ 风 量、 电机电压／ 电流／ 功率／ 效率温度等参数 的功能。 2 0 1 0年 第 2期 赵 炎 矿 井安 全 生产综 合 自动化 系统 的设 计 与 实现 1 l 3 2 ． 4压风机 自动控制 子 系统 原有系统 每台风机采用 了一套 P L C对温度 、 风压 、 电流等进行数据采集 ， 完成风机的自动闭锁等 功能。集控部分通过一套 P L C对 3台压风机信息 集成 和 闭锁控 制 。 该子系统接人方式 硬件采用以太网络 ， 软件采 用 OP C接 口方 式 。 在压风机房建设具有上位机 的独立 D C S系统 ， 压风机上位机就地接人环网。通过上位 机软件 ， 采 用 O P C方式可将各个点 的信 息取到管控服务器 。 该子 系统 实现 了在 网络 终 端 调 度 室 和 相 关 单 位或 领导 办公 室 通 过 浏 览 器 、 采 用 多 种 方 式 图形 、 表 格 监测风机开停 、 温度 、 电流、 风压等参 数的功能 ， 还可通过权限远程控制压风机的启停 ， 实现 岗点的 无人值守 。 2 ． 5矿 井安 全监控 监 测子 系统 该子系统接入方式 硬件采用 以太 网络 ， 软件采 用 T D C OM 接 口方式。 接人内容 矿井安全监控监测参数。原采用百 兆环网传输安全监测系统数据不变， 地 面安全监测 主机和地面中心千兆环网交换机相连接 ， 平 台管控 服务器通过 TD C OM 软件接 口从安 全监测主机获 取 数 据 ， 以实现 在调 度 室 或 领 导 办公 室 对安 全 监 测 系统 的监测 。 2 ． 6 井 下胶 带监 控 子 系统 原 有 系统 已具备胶 带 就地 控制 机 。 子系统接入方式 硬件 采用以太网络，软件采 用 OP C接 口方式 。 接 人 内容 胶 带集 中控 制 。 井 下胶带 监控 子 系统 的各胶 带 控制 机 P L C 通 过所支持的 R S 4 8 5接 口就近接入环网交换机 ， 设在 调度 中心的胶带主控机与各胶带控制机 P L C 进行 数据交互 。管控服务器通过 O P C软件接 口从胶带 主控机获取数据并可发布命令。该子系统实现了在 网络终端 调度室和领导 办公室 通过浏览器 、 采用 多种 方式 图形 、 表 格 监 测胶 带 的开 停 、 电 流 、 闭锁 开关状况 、 跑偏等的功能， 并在调度中心通过权限可 远程控制胶带的启停 。 2 ． 7 井下 1 1 0 k V 电力监 控 子 系统 子系统接入方式 硬件采用以太网络 ， 软件采用 O P C接 口方 式 。 接入内容 各变 电所改造后的开关信息。 井下各变电所系统的监控主站或分站通过所支 持 的快速 以太 网接 口就 近 接 人 千兆 环 网交 换 机 ， 设 在调度 中心的电力监测主机与环网各区域的电力主 站或分站进行数据交互 。管控服务器通过 O P C软 件接 口从电力监测主控机获取数据 ， 实现 了在 网络 终端 调度室和领导办公室 采用浏览器及多种方式 图形 、 表格 监测 开 关 柜 的 电流 、 电压 、 功 率 等 的 功 能 ， 还 可通过 权 限远程 控 制 电力 开关 的分 合 闸 。 2 ． 8 井 下主排 水子 系统 原有系统 井下主排水有 5台水泵 ， 无 自动控制 系统 。 子系统接人方式 硬件采用 以太 网络 ， 软件采用 OP C接 口方式 。 接入 内容 排水泵的控制信息。 井下主排水子系统控制机通过所支持的快速以 太 网 口就 近接 入环 网交 换 机 ， 管 控服 务 器 通过 OP C 软件接 口从主控机获取数据 ， 实现了在网络终端 调 度室 和领 导办 公室 采用 浏 览 器 及 多 种 方 式 图形 、 表格 监测水泵 电动机 的开停状态、 电动机电流／ 温 度、 电动闸阀开度、 真 空度、 流量 、 润滑压力等 的功 能， 并可在调度 中心通过权限远程控制水泵 的启停， 逐步 实现无 人 值守 。 2 ． 9 工业 电视 系统 接入方式 硬件采用 以太网络 ， 软件采用 I E链 接 接 口方式 。 工业 电视系统采用数字式工业电视 ， 地面摄像 机通过单路数字视频服务器接入环 网； 井下本安摄 像机分别采用单路视频服务器、 4路视频服务器接 入环网。调度中心采用流媒体平 台， 工业 电视流媒 体服务器挂在信息层网络中， 安全生产综合 自动化 平 台通 过视 频服 务器 的 I E链 接实 现接 入 。 2 ． 1 0大屏 幕 可视化 系统 大屏幕采用 VTR ON 威创 品牌的 DL P投影 系统 ， 选用 6 O英寸 3 2 列 行 布置在 中心调度 室。大屏幕多屏处理器挂在控制层网络上， 通过主 控软件控制大屏幕 ； 两侧 为 1 8台 T C L 2 9 监视器 ， 最终在调度中心实现部分生产过程可视化 。 2 ． 1 1 人 员定位 管理 系统 接人 方 式 硬 件 采用 以太 网络 ，软 件 通 过 F T P 接 口方式上传 ， 并采用 I E链接方式接人。 该子系统的监控分站通过所支持的 R S 4 8 5接 口 就近接入千兆环网交换机， 设在调度中心的 2台人员 定位监控主备机与环 网各区域的人员定位分站进行 数据交互。管控服务器通过 F TP接 口软件从人员 定位的主控机获取数据 ， 以实现在调度室和相关单 位或领导办公室对井下所有人员信息的监测功能 。 第 2期 2 0 1 0年 2月 工矿 自 动化 I n du s t r y a n d M i ne Au t o mat i o n NO ． 2 Fe b ．2 01 O 文章编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 0 0 2 0 1 1 4 0 3 J K MD一3 ． 5 X 4 Ⅲ 型绞车电控装置的 故障分析与排除 杨 波 ， 阮 飞 飞 义煤集团千秋煤矿 ， 河南 义马4 7 2 3 0 O 摘要 文章介绍 了J KMD一3 ． 5 4 Ⅲ 型绞车电控装置的组成和功能， 分析 了电控装置在实际安装运行 中出现的 1 3个故障的原因， 给出了各个故障的维修 方法， 可供绞车维修人 员在 实际工作中参考。 关键 词 绞车 ；电控 装置 ；故 障；原 因分析 ；维修 方 法 中图分类号 T D 6 3 3 文献标识码 B 0 引言 义煤集团千秋煤矿新材料立井绞车采用 J KMD 一 3 ． 5 4 I I I QQ型落地式多绳摩擦轮提升机，由 z KTD一2 1 5 ／ 4 0型直流 电动机拖动 ， 功率 为 1 0 0 0 k W ， 直联传动 。电气控制装置采用 Z T DKZ N一 0 1 S直流提升机电控装置 ， 其中主控 、 监控及安全保 护系统 选用 三菱公 司生 产 的 F X2 N 系列 P L C， 采用 双 P L C控制 形成 网络系统 ， 实 现控制 的智 能化 。直 流 电动 机 调 速 部 分 采 用 西 门 子 公 司 生 产 的 原 装 6 R A7 0系列全数字整流调速装置 ， 主回路采用 电枢 换向、 磁场恒定的 6脉动或串联 并联 1 2脉动直流 调速方案， 实现速度 、 电流的双闭环控制。但绞车电 收稿 日期 2 0 0 9 1 0 1 3 作者简介 杨 波 1 9 8 3 一 ， 男， 河 南安 阳人 ， 2 0 0 7年 毕业 于 空军第一航空学院电气工程 与自动化专业 ， 现在义煤集 团千秋 煤矿 机电二队工作 。E - ma i l y a n g b o 4 0 1 1 6 3 ． e o m 控装置在安装运行过程 中会 出现许多故障， 例如绞 车电气设备有异响、 操作台无行车信号 、 显示屏不能 正常工作 、 P L C通信 中断等等 ， 这些故障严重影 响 了绞车的安全运行。本文分析了电控装置在实际安 装运行中出现的 1 3 个故障的原因， 给出了各个故障 的维修方法 ， 可供绞车维修人员在实际工作 中参考 。 1 Z T DKZ N一0 1 S直流 提 升机 电控装置 Z TD KZ N一0 1 S直流提 升机 电控装 置 由主 控 台 、 直 流 电枢 调速 柜 、 励 磁调节 柜 、 电枢变压 器 、 励 磁 变压器 、 输出电抗器、 直流快速开关等组成 ， 如 图 1 所 示 。 1 6 R A7 0系列全数字整流调速装置 6 R A7 0系列 全 数 字 整 流 调 速 装 置 由三 相 交 流 3 8 0 V电源直接供电， 由可控的电枢 、 励磁晶闸管整 流模块和全数字调节 系统组成， 硬件控制板和软件 程序构成了全数字调节系统 。 3 结语 的综合调度和生产过程 自动化。 综合 自动化系统的建立不仅仅是现代化煤矿的 标志， 从本质上它将计算机 网络与煤矿生产 的各个 方面根据不 同的需要巧妙地结合起来 ， 以可视化 、 系 统化的方式直观地反映在调度中心或领导办公室的 计算机上 ， 改变了以前煤矿生产中繁杂的信 息汇总 渠道， 大大提高了工作效率 ， 促进了安全生产管理的 现代化程度 ， 加快 了技术进步 ， 巩固了现代化煤矿企 业的管理水平 ， 带动了企业各项工作的创新与发展。 梁宝寺能源有限责任公 司建立的现代化、 覆盖矿井 安全生产系统的综合 自动化系统 ， 实现 了煤炭生产 参考文献 [ 1 ] P HI L I P M， J OHN B ．软件项 目管理过 程控 制与 人员管理[ M] ．陈勇强 ，费 琳 ， 译．北 京 电子工业 出版社 ， 2 0 0 2 1 5 - 2 0 ． [ 2 ] 辛希盂． 信息技术与信息服务国际研讨会论 文集 A集 [ C ] ． 北京 中国社会科学 出版社 ， 1 9 9 4 ． [ 3 ] 中国互联 网络 中心． 中 国互 联网络发 展状况 统计报 告 [ E B ／ OL ] ． 2 0 0 5 0 1 [ 2 0 0 9 0 6 1 2 ] ． h t t p ／ ／ t e c h ． bl og c hi na ． c o rn． [ 4 ] 蔡建新． 网络工 程概 论 [ M] ． 北京 清华 大学 出版社 ， 2O 02 ．