用戶手冊(工作面自動化系統(tǒng)集成)天瑪培訓(xùn)資料

用戶手冊(工作面自動化系統(tǒng)集成)天瑪北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司1.1系統(tǒng)介紹現(xiàn)狀負(fù)荷中心皮帶運輸系統(tǒng)供電系統(tǒng)

皮帶控制系統(tǒng)

三機控制系統(tǒng)運輸機系統(tǒng)采煤機系統(tǒng)泵站控制系統(tǒng)電液控制系統(tǒng)2023/2/7

2北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司1.1系統(tǒng)介紹問題1、各子系統(tǒng)相互獨立，協(xié)調(diào)性差2、各子系統(tǒng)過于分散，不便于集中管理與控制3、有的子系統(tǒng)不具備數(shù)據(jù)上傳功能4、各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)獨立上傳，增加礦井通訊負(fù)擔(dān)，增加地面調(diào)度室管理負(fù)擔(dān)，不便于日常維護(hù)與管理5、不適應(yīng)當(dāng)前煤礦工作面自動化、信息化的潮流2023/2/7

3北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司1.1系統(tǒng)介紹定義

為了滿足高產(chǎn)高效現(xiàn)代化礦井對煤礦綜采工作面自動化和信息化的需要，天瑪公司已先后應(yīng)兗州礦業(yè)集團、神華集團、潞安環(huán)能股份公司、淮南礦業(yè)集團等煤炭生產(chǎn)企業(yè)的要求，共同研究開發(fā)并成功推出綜采工作面自動化控制系統(tǒng)和綜采工作面信息系統(tǒng)。實現(xiàn)了井下綜采工作面生產(chǎn)信息在地面調(diào)度中心的實時顯示和管理，及順槽的集中自動化控制。使地面工作人員可以隨時了解井下工作面的生產(chǎn)情況，進(jìn)行科學(xué)的生產(chǎn)管理，最大程度地提高生產(chǎn)設(shè)備的開機率，實現(xiàn)連續(xù)高效生產(chǎn)。

綜采工作面信息系統(tǒng)是一個將綜采工作面的采煤機、支架電液控制系統(tǒng)、工作面三機通信控制系統(tǒng)、泵站控制系統(tǒng)、順槽膠帶機通信控制系統(tǒng)及供電系統(tǒng)有機結(jié)合起來，實現(xiàn)在順槽主控計算機和地面調(diào)度指揮中心對綜采工作面設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控以及各種數(shù)據(jù)的實時顯示等，為井下工作現(xiàn)場和地面生產(chǎn)、管理人員提供實時的井下工作面生產(chǎn)及安全信息，是實現(xiàn)工作面高產(chǎn)、高效、安全的現(xiàn)代化信息系統(tǒng)。這是一個以系統(tǒng)集成和數(shù)據(jù)上傳為主的系統(tǒng)，被廣泛應(yīng)用在神華、兗州、潞安等礦區(qū)。綜采工作面自動化控制系統(tǒng)

是一個對綜采工作面的采煤機、刮板運輸機、轉(zhuǎn)載機、破碎機、順槽皮帶運輸機、電氣開關(guān)、泵站等設(shè)備進(jìn)行集中自動控制，確保各設(shè)備協(xié)調(diào)、連續(xù)、高效、安全運行，實現(xiàn)高產(chǎn)高效綜采工作面的自動化控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的主要功能包括工作面順槽集中自動控制（單點啟?？刂啤⒙?lián)鎖啟?？刂啤㈤]鎖、保護(hù)等）、泵站自動控制，同時可對設(shè)備進(jìn)行實時在線監(jiān)測、信息顯示。這是一個綜采工作面綜合自動化控制系統(tǒng)，它兼?zhèn)淞司C采工作面信息系統(tǒng)的功能，同時又具有工作面集中自動控制的功能。重點2023/2/7

4負(fù)荷中心系統(tǒng)集成主機電液控主機采煤機系統(tǒng)三機控制系統(tǒng)泵站控制系統(tǒng)運輸機系統(tǒng)工作面光纖交換機皮帶光纖交換機皮帶控制系統(tǒng)交換機地面系統(tǒng)集成主機地面電液控主機第三方TCP/IPOPCServerTCP/IPTCP/IPModbus/RS485、BB22444、Modbus/TCP、ProfibusModbus/RS485TCP/IPTCP/IP綜采工作面信息系統(tǒng)2023/2/7

5系統(tǒng)集成主機電液控主機工作面光纖交換機皮帶光纖交換機皮帶控制系統(tǒng)交換機地面系統(tǒng)集成主機地面電液控主機第三方TCP/IPOPCServerTCP/IP光纜TCP/IPPLC控制器三機泵站開關(guān)開關(guān)三機運輸機、轉(zhuǎn)載機、破碎機采煤機泵站乳化泵、噴霧泵PLC控制裝置控制信號采集信號綜采工作面自動化控制系統(tǒng)2023/2/7

6北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司1.2目標(biāo)就在于實現(xiàn)工作面的生產(chǎn)過程自動化以及減輕勞動強度、提高生產(chǎn)效率；實現(xiàn)對主要生產(chǎn)設(shè)備工況的實時在線監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)故障隱患以便采取措施避免設(shè)備損壞，提高設(shè)備正常率和開機率，確保工作面各設(shè)備協(xié)調(diào)、連續(xù)、高效、安全運行；將工作面的相關(guān)信息及時傳輸?shù)降孛妫⑼ㄟ^計算機網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)共享，實現(xiàn)生產(chǎn)管理的信息化。2023/2/7

7北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司1.3功能（1）三機集中控制功能

（4）實現(xiàn)工作面設(shè)備數(shù)據(jù)上傳（2）泵站控制和檢測功能

（3）信息采集和監(jiān)測功能

系統(tǒng)可實現(xiàn)對工作面三機，即破碎機、轉(zhuǎn)載機、運輸機的控制和監(jiān)測功能，并使具有聯(lián)鎖、保護(hù)、通信等功能，通過人機界面或工作面系統(tǒng)集成主機都能夠?qū)崿F(xiàn)對工作面三機控制。

系統(tǒng)可實現(xiàn)對乳化液泵站、噴霧泵站及過濾站的控制和監(jiān)測功能。通過人機界面或工作面系統(tǒng)集成主機都能夠?qū)崿F(xiàn)對泵站集中控制。系統(tǒng)可實現(xiàn)乳化液泵和噴霧泵的集中自動化控制?？杀O(jiān)測采煤機的牽引速度、牽引方向及所在工作面位置等信息；監(jiān)測液壓支架的工作狀況；檢測、監(jiān)控乳化液泵站、負(fù)荷中心、順槽皮帶機的工作狀態(tài)和參數(shù)；監(jiān)測被控電機工作電壓，電流，溫度，啟動狀態(tài)，故障狀態(tài)；監(jiān)測負(fù)荷中心故障信息等，并能在該計算機上顯示上述系統(tǒng)的工作狀態(tài)和參數(shù)。將與生產(chǎn)管理有關(guān)的相關(guān)信息（包括主要生產(chǎn)設(shè)備的工況信息、采煤機的工況信息、泵站、液箱的工況信息、負(fù)荷中心的工況信息、工作面支架狀態(tài)、采煤機的工況信息、皮帶工況信息等）實時地傳輸?shù)降孛?，并根?jù)需要在地面進(jìn)行存儲、顯示、打印和數(shù)據(jù)傳輸。。重點2023/2/7

8北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司1.4顧橋礦系統(tǒng)應(yīng)用：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2023/2/7

9北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司1.5系統(tǒng)特點一雙CPU結(jié)構(gòu)PLC控制器采用雙CPU結(jié)構(gòu)，分別用來進(jìn)行三機控制和泵站控制，保證系統(tǒng)資源的高可靠性利用二高度集成PLC控制器配置MODBUS、Profibus和以太網(wǎng)通訊卡等多種通訊模塊，能夠與工作面其它綜采設(shè)備進(jìn)行通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)集成與上傳。三高度兼容系統(tǒng)在硬件和軟件上的選型都與礦上現(xiàn)有的大集成系統(tǒng)有著高度的兼容性，其中軟件開發(fā)平臺采用統(tǒng)一國際知名品牌的組態(tài)軟件“iFix4.0”；井下主控計算機采用和電液控制系統(tǒng)主機一致的德國Marco公司隔爆兼本安型的工控計算機等。四可視化人機界面人機界面采用可視化屏幕，將操作按鈕和屏幕集成一體，保證系統(tǒng)的高可靠操作。五系統(tǒng)高度智能化集控系統(tǒng)軟件中增加故障記錄功能，該功能將設(shè)備信息和員工的操作信息做歷史保存，給綜采隊的管理工作帶來較大方便。建立專家智能診斷數(shù)據(jù)庫，對集控系統(tǒng)運行中常見的故障類型做出判斷，并且給出解決方案。例如：轉(zhuǎn)載機在運行過程中突然停機（原因可能為下列幾種：操作人員手動停機、工作面沿線閉鎖、皮帶機閉鎖、負(fù)荷中心無反饋信號、輸出繼電器故障、線路故障等），這時診斷程序會調(diào)用系統(tǒng)在該時刻采集的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析處理，在得出故障產(chǎn)生原因后，通過文本方式顯示設(shè)備名稱，故障時間，故障類型（如停機、無法啟動、無啟動報警等）、故障原因等信息，最后給出故障解決方案。2023/2/7

10北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司1.5系統(tǒng)特點六系統(tǒng)穩(wěn)定可靠從硬件和軟件的選型來看，都以穩(wěn)定性、可靠性為第一目標(biāo)。

從硬件看：PLC控制器采用國際知名品牌的西門子系列產(chǎn)品，保證主控器的穩(wěn)定可靠，從而為設(shè)備的集中監(jiān)控奠定了硬件基礎(chǔ)；井下主控計算機采用德國Marco公司隔爆兼本安型的工控計算機，系統(tǒng)性能優(yōu)越；采用隔爆型UPS電源，為整個系統(tǒng)的可靠運行提供了持續(xù)的穩(wěn)壓電源，避免系統(tǒng)因頻繁斷電造成的設(shè)備損耗。泵站控制系統(tǒng)同時采用兩個壓力傳感器進(jìn)行控制參考，大大提高了泵站控制系統(tǒng)的可靠性。從軟件看：井下主控計算機和地面服務(wù)器都采用國際知名品牌的組態(tài)軟件“iFix4.0”作為軟件開發(fā)平臺；人機界面采用國內(nèi)知名的組態(tài)軟件“嵌入式組態(tài)王6.0”作為軟件開發(fā)平臺；PLC集中控制軟件采用西門子STEP7軟件以及西門子SIMATIC的通訊組態(tài)軟件作為軟件開發(fā)平臺。七系統(tǒng)靈活，高度冗余工作面系統(tǒng)集成具有四種控制方式:自動控制方式、人工就地控制方式、檢修控制方式、點動控制方式。1）當(dāng)工作面自動化主控計算機出現(xiàn)故障時，由人機界面來進(jìn)行控制，人機界面具有顯示和按鈕，仍可確保對工作面的集中控制；2）當(dāng)人機界面出現(xiàn)故障時，PLC主控器仍可以對三機和泵站進(jìn)行集中控制，確保生產(chǎn)正常運行；3）當(dāng)系統(tǒng)不在“自動控制方式“時，各子系統(tǒng)不受自動化系統(tǒng)控制，保證在檢修和自動化系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，各子系統(tǒng)能單獨開車，確保生產(chǎn)不受影響。八系統(tǒng)便于維護(hù)將三機控制系統(tǒng)和泵站控制系統(tǒng)的PLC放在一個隔爆箱內(nèi)，這樣不但結(jié)構(gòu)緊湊而且節(jié)省空間，并使各種走線更為整齊和美觀，便于維護(hù)；隔爆箱采用快開門，方便維護(hù)人員快速處理故障；九大屏幕彩色液晶顯示圖形組態(tài)實時可視化生產(chǎn)過程系統(tǒng)采用17”彩色液晶顯示器，圖形及漢字顯示，顯示內(nèi)容豐富，直觀明了，便于操作和維護(hù)。2023/2/7

11北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司2.1主控計算機功能主要是：（1）匯集并存儲了工作面各設(shè)備傳輸來的數(shù)據(jù)信息，因此可以隨時、集中地監(jiān)視工作面相關(guān)設(shè)備的工況。（2）具有數(shù)據(jù)處理能力和圖形界面，可使提供的信息顯示清楚直觀。（3）通信接口的多樣靈活，用戶可根據(jù)需要與其他設(shè)備（如采煤機、刮板輸送機）的監(jiān)控計算機通信協(xié)調(diào)工作。也可以聯(lián)入礦井的某一監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)或與地面計算機通信，實現(xiàn)工作面設(shè)備在更大范圍的監(jiān)測和共享。操作系統(tǒng):WindowsXP顯示器：17”液晶屏，1280X1024微處理器:VIA1GHz主存儲器:512MB硬盤:2×40GB內(nèi)存盤：512MB接口:Ethernet10/100BaseT、1XUSB1.1光纖接口電源:85—260VAC外殼防護(hù)等級:IP65體積：411X343X158

重量：45Kg電源接線圖

接口定義

隔爆兼本安型的工控計算機

2023/2/7

12北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司2.2PLC控制裝置PLC控制裝置是工作面自動化系統(tǒng)集成的核心部分，它擔(dān)負(fù)著數(shù)據(jù)采集、通信、計算、顯示、數(shù)據(jù)傳輸及監(jiān)控邏輯的定制、控制設(shè)備動作等重要任務(wù)，是整個系統(tǒng)的中樞。PLC控制裝置主要由PLC控制器、隔爆液晶顯示屏、人機界面三部分組成

2023/2/7

13北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司2.2PLC控制器

PLC控制器是控制系統(tǒng)的核心，相當(dāng)于控制裝置的“心臟”。

PLC控制器采用礦用隔爆兼本安型控制器,控制核心器件是可編程序控制器，采用SIEMENS公司的S7-300控制器。配置MODBUS、DP和以太網(wǎng)通訊卡，DI/DO模塊，并配置模擬量輸入板和輸出板，用于接收來至泵站的一些模擬量信號，如液位信號，壓力信號等，裝置有各種繼電器轉(zhuǎn)換板、中間繼電器、本安電源模塊、接觸器、輸入/輸出隔離板、本安/非本安隔離板等，用于本安/非本安信號的轉(zhuǎn)換，輸入信號的隔離、放大及輸出控制外圍設(shè)備等。S7-300是一種模塊化的小型PLC系統(tǒng),其優(yōu)越的性能價格比,使之成為中小規(guī)模控制系統(tǒng)理想的選擇。

2023/2/7

14北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司2.2隔爆液晶顯示屏

隔爆液晶顯示屏是PLC控制裝置的顯示單元，相當(dāng)于控制裝置的“眼睛”

隔爆液晶顯示屏核心部件采用德國Siemens公司的工業(yè)觸摸屏，具有良好的防潮、抗震等性能，特別適合用于惡劣的工業(yè)環(huán)境下。技術(shù)參數(shù)：電壓：直流24V額定電流：600mA

通信接口：PROFIBUSDPMPI/PPI工業(yè)以太網(wǎng)通信接口顯示器：7”顯示屏2023/2/7

15北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司2.2人機界面人機界面是PLC控制系統(tǒng)的輸入單元，相當(dāng)于控制裝置的“手”

通過對人機界面按鈕的操作實現(xiàn)對三機設(shè)備和泵站設(shè)備的集中自動化控制。人機界面由三機控制界面和泵站控制界面兩部分組成。2023/2/7

16北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司2.3隔爆型UPS電源礦用隔爆不間斷電源(以下簡稱不間斷電源)適用于有煤塵的煤礦井下場所，當(dāng)井下正常供電故障或者切斷時，此不間斷電源仍可以向主要監(jiān)控系統(tǒng)提供至少兩小時的持續(xù)供電，主要為井下主控計算機和PLC控制裝置供電。2023/2/7

17北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司2.4本安型交換機防爆標(biāo)志:本安輸出型ExibI工作電壓：

12VDC/12VDC工作電流：1A/600mA防護(hù)等級:IP54外型尺寸：738mm×200mm×354mm重量:48Kg

參數(shù)：光纖通信，設(shè)計最低達(dá)到20公里距離485通信最低達(dá)到100米距離以太網(wǎng)通信最低達(dá)到100米距離KJJ210型本安型光纖環(huán)網(wǎng)交換機是一種具有多種標(biāo)準(zhǔn)化接口與協(xié)議的通訊交換機，實現(xiàn)綜采工作面設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)的功能，實現(xiàn)對工作面液壓支架信息和工作面其它設(shè)備（采煤機、刮板運輸機、負(fù)荷開關(guān)、泵站）信息的采集，實現(xiàn)工作面所有相關(guān)設(shè)備的數(shù)據(jù)上傳。功能：1提供光口，具有單模光纖通信功能2具有485通信功能3提供本質(zhì)安全的以太網(wǎng)接口4提供多種接口，如RS485、tty20mA電流環(huán)等5支持Modbus、Modbus/TCP、Profibus、CANbus、BB22444等多種協(xié)議2023/2/7

182023/2/7

192023/2/7

20北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司2.5本安型交換機電源電源箱內(nèi)含二個獨立的AC/DC膠封模塊，形成二路獨立的直流電源，為本安型交換機供電。輸入電壓：90～250VAC輸出電壓：12VDC輸出電流：1.5A×2路2023/2/7

21北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司2.6電纜連接器4c電纜連接器采用銅連接接頭，內(nèi)芯采用四根2平方毫米電線相絞，外部采用蘭色高壓膠管防護(hù)，膠管與連接器之間采用壓接方式連接。該連接器具有較好的伸縮性能和抗剪切強度高，結(jié)實耐用，插頭可做350度旋轉(zhuǎn)，便于安裝。用在環(huán)境條件最惡劣的區(qū)域。型號為：conm/4cxxx。4d電纜連接器采用銅連接接頭，四芯雙絞電纜；用在不需要特殊保護(hù)的區(qū)域，型號為conm/4dxxx。四芯的定義為1紅

2白

3蘭

4綠4a電纜連接器采用銅連接接頭，四芯屏蔽電纜；用在不需要特殊保護(hù)的區(qū)域，型號為conm/4axxx。四芯的定義為1紅

2白

3蘭

4綠4n電纜連接器采用銅連接接頭，礦用網(wǎng)線電纜；用在不需要特殊保護(hù)的區(qū)域，型號為conm/4nxxx。四芯的定義為1白橙

2橙

3白綠

4綠2023/2/7

22北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司3軟件軟件體系井下集成軟件操作系統(tǒng)：Windowsxp軟件平臺：iFix功能：工作面集中監(jiān)控圖形組態(tài)可視化生產(chǎn)過程操作系統(tǒng)：Windowsxp軟件平臺：Step7

SimaticNET功能：對三機和泵站的集中控數(shù)據(jù)采集和處理

操作系統(tǒng)：Windowsxp軟件平臺：WINCC功能：集中監(jiān)測圖形組態(tài)可視化生產(chǎn)過程

操作系統(tǒng)：Windowsxp軟件平臺：iFix功能：圖形組態(tài)可視化生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)分析網(wǎng)絡(luò)共享PLC控制軟件人機界面軟件地面集成軟件2023/2/7

23集中控制控制畫面2023/2/7

24集中控制控制畫面2023/2/7

25集中控制開關(guān)畫面2023/2/7

26集中控制運輸機畫面2023/2/7