煤礦自動(dòng)化無(wú)人值守系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究與應(yīng)用效果范文

煤礦自動(dòng)化無(wú)人值守系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究與應(yīng)用效果范文煤礦自動(dòng)化無(wú)人值守系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究與應(yīng)用效果范文隨著煤礦內(nèi)部市場(chǎng)化的深入開(kāi)展以及精益管理思想在礦井運(yùn)營(yíng)管理中的深入貫徹，礦井生產(chǎn)管理對(duì)管理信息化及管控一體化平臺(tái)應(yīng)用功能的要求日益提高，需要對(duì)唐安煤礦自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行完善及改造。在管控一體化思想的指導(dǎo)下，結(jié)合工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)、信息化技術(shù)、移動(dòng)和固定網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等一系列現(xiàn)代化手段，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制和監(jiān)測(cè)。推進(jìn)現(xiàn)代化煤礦的高安全、高效率、高效益運(yùn)營(yíng)，保證人員以及設(shè)備的安全，提高生產(chǎn)效率，降低能源消耗和運(yùn)營(yíng)成本，改善勞動(dòng)環(huán)境和勞動(dòng)條件，提升企業(yè)人員素質(zhì)，向少人礦山、無(wú)人礦山邁進(jìn)。1煤礦自動(dòng)化無(wú)人值守系統(tǒng)（1）井下排水無(wú)人值守系統(tǒng)井下排水無(wú)人值守系統(tǒng)主要由現(xiàn)場(chǎng)儀表以及被控設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備、通信網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控中心4層結(jié)構(gòu)組成。地面監(jiān)控站設(shè)置在集中控制中心，采用雙機(jī)熱備模式，通過(guò)工作站對(duì)井下泵房相關(guān)設(shè)備進(jìn)行集控和監(jiān)視。通信網(wǎng)絡(luò)采用環(huán)網(wǎng)平臺(tái)，監(jiān)控主站可以通過(guò)以太網(wǎng)接口連接環(huán)網(wǎng)平臺(tái)與監(jiān)控中心設(shè)備互聯(lián)互通。整個(gè)泵房安裝1臺(tái)本安觸摸屏用于井下整體集控，在滿足了排水系統(tǒng)可靠性的基礎(chǔ)上具備井下集控功能，方便井下統(tǒng)一操作。PLC控制柜作為井下控制部分的核心單元，完成信息采集處理、邏輯運(yùn)算、命令控制以及信息交互，并采集每臺(tái)泵運(yùn)行參數(shù)。系統(tǒng)監(jiān)測(cè)需要的信號(hào)經(jīng)傳感器檢測(cè)，送入相應(yīng)的信號(hào)變送器轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的4～20mA電流信號(hào)，由變送器送入控制器配置的I/O模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)原始一次信號(hào)的采集，實(shí)現(xiàn)對(duì)所監(jiān)測(cè)信號(hào)的采集與傳輸?，F(xiàn)場(chǎng)儀表測(cè)量管路流量、水倉(cāng)液位、每臺(tái)泵的電機(jī)軸承溫度、水泵軸承溫度、負(fù)壓、正壓、電壓、電流等；被控設(shè)備包括水泵、閘閥、球閥等，控制包括閘閥的開(kāi)關(guān)、水泵啟停、球閥的開(kāi)關(guān)。信號(hào)采集包括電動(dòng)閘閥的開(kāi)關(guān)限位與開(kāi)度、電機(jī)運(yùn)行反饋、高壓開(kāi)關(guān)運(yùn)行參數(shù)、球閥的工作狀態(tài)與開(kāi)關(guān)限位。（2）主通風(fēng)機(jī)無(wú)人值守系統(tǒng)主通風(fēng)機(jī)無(wú)人值守系統(tǒng)采用集中分布式結(jié)構(gòu)，以PLC集中控制站為核心，采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及傳感器信號(hào)，實(shí)現(xiàn)邏輯控制并上傳監(jiān)控軟件。該系統(tǒng)由軟件監(jiān)控層、PLC控制層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層3層結(jié)構(gòu)組成，系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。圖2主通風(fēng)機(jī)無(wú)人值守系統(tǒng)架構(gòu)圖監(jiān)控軟件通過(guò)以太網(wǎng)接口與PLC集控站交互，采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，具有動(dòng)態(tài)顯示、趨勢(shì)顯示、報(bào)警記錄、報(bào)表查詢等功能。控制柜選用礦用一般型控制柜，以西門子1200系列PLC為核心器件，配備I/O接口、485通信接口、觸摸屏等，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與邏輯控制，并通過(guò)以太網(wǎng)接口與其他設(shè)備及系統(tǒng)交互。其中觸摸屏選用彩色屏，通過(guò)以太網(wǎng)接口傳輸，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)查看與操作。現(xiàn)場(chǎng)傳感器包含負(fù)壓、風(fēng)速、溫度、振動(dòng)傳感器等，分別檢測(cè)風(fēng)筒靜壓與差壓、風(fēng)筒氣體流速、電機(jī)溫度、風(fēng)機(jī)風(fēng)筒軸向振動(dòng)等參數(shù)。（3）壓風(fēng)機(jī)無(wú)人值守系統(tǒng)壓風(fēng)機(jī)無(wú)人值守系統(tǒng)采用集中分布式結(jié)構(gòu)，以PLC集中控制站為核心，采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及傳感器信號(hào)，實(shí)現(xiàn)邏輯控制并上傳監(jiān)控軟件。該系統(tǒng)由軟件監(jiān)控層、PLC控制層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層3層結(jié)構(gòu)組成，系統(tǒng)架構(gòu)如圖3所示。圖3壓風(fēng)機(jī)接入PLC主控柜，壓風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)直接與PLC數(shù)據(jù)進(jìn)行交換；上位機(jī)軟件系統(tǒng)則集中進(jìn)行壓風(fēng)機(jī)房設(shè)備運(yùn)行指標(biāo)的集中展示，并具備遠(yuǎn)程控制功能。上位機(jī)對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)及分析，最終將系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)以O(shè)PC的方式進(jìn)行發(fā)布，供其他第三方系統(tǒng)使用。在集中控制室，采用工控機(jī)和組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)壓風(fēng)機(jī)的集中控制、工況顯示，以及歷史記錄查詢、故障報(bào)警等。集中控制柜以西門子ST300系列PLC為核心器件，配備I/O接口、485通信接口、觸摸屏等，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與邏輯控制，并通過(guò)以太網(wǎng)接口與其他設(shè)備及系統(tǒng)交互?，F(xiàn)場(chǎng)配備溫度、壓力傳感器及電動(dòng)排污閥。（4）變電所無(wú)人值守系統(tǒng)變電所無(wú)人值守系統(tǒng)用來(lái)監(jiān)控煤礦井下各級(jí)變電所內(nèi)的高爆開(kāi)關(guān)、饋電開(kāi)關(guān)以及照明綜保等供電設(shè)備，實(shí)現(xiàn)地面調(diào)度監(jiān)控中心對(duì)變電所高低壓開(kāi)關(guān)的遙測(cè)、遙控、遙信、遙調(diào)、遙視和故障錄波等功能。同時(shí)建立用電計(jì)量考核系統(tǒng)，使管理者實(shí)時(shí)掌握全礦電能消耗，為節(jié)能降耗提供科學(xué)指導(dǎo)方案。該系統(tǒng)架構(gòu)如圖4所示。變電所無(wú)人值守系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，主要分為4個(gè)層次：設(shè)備層（即綜合保護(hù)層）、變電層（即變電所內(nèi)的當(dāng)?shù)乇O(jiān)控和自動(dòng)化設(shè)備———井下隔爆兼本安型電力監(jiān)控分站）、通信平臺(tái)層、地面監(jiān)控層。設(shè)備層主要完成數(shù)據(jù)采集、計(jì)算、保護(hù)和控制執(zhí)行，并通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)接入變電所的隔爆兼本安型電力監(jiān)控分站。電力監(jiān)控分站一方面完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，另一方面實(shí)現(xiàn)變電所錄波存儲(chǔ)和當(dāng)?shù)乇O(jiān)控，并通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)完成與監(jiān)控主站的通信。通信平臺(tái)是由防爆交換機(jī)光端設(shè)備構(gòu)成的工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)。監(jiān)控主站是一套供電系統(tǒng)專業(yè)版電力組態(tài)系統(tǒng)，可按照供電系統(tǒng)的規(guī)范，對(duì)供電系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制、統(tǒng)計(jì)和分析。2自動(dòng)化控制中心建設(shè)自動(dòng)化控制中心基于云桌面進(jìn)行建設(shè)。傳統(tǒng)方式建設(shè)需投資大量工控機(jī)，此類方式存在投資大、管理成本高、安全性低等特點(diǎn)。隨著自動(dòng)化系統(tǒng)軟件的不斷增加、更新，控制中心有效利用面積也會(huì)逐步減少?；谠谱烂娼ㄔO(shè)的自動(dòng)化控制中心主要包含服務(wù)器、云桌面系統(tǒng)、云終端等，具有高容量、高可用、低運(yùn)營(yíng)成本等特點(diǎn)，同時(shí)配備交換機(jī)、硬盤錄像機(jī)、顯示大屏、上位機(jī)軟件等，具備完善的數(shù)據(jù)、報(bào)表、時(shí)間、報(bào)警以及工藝流程展示功能。3應(yīng)用效果采用傳統(tǒng)人工值守方式的變電所、壓風(fēng)機(jī)室、排水泵房，每班各需要1人，主通風(fēng)機(jī)每班需要2人，每天固定地點(diǎn)為3個(gè)班