分布式控制系統用于大型礦區研究

摘要：大型礦區所涉及的采掘面積更廣，與中小型礦區作業存在著明顯的差異性。為了更好地完成礦區生產任務，應配備專用控制系統為支撐，輔助采煤人員的操作指令。分析了分布式控制系統用于大型礦區的相關問題，推動現代化采煤系統的應用。

關鍵詞：大型礦區；分布式系統；生產；應用技術

與傳統信息化相比，現有采煤系統更加適用于大型礦區的作業要求，而不是僅限于中小型礦點，這為企業擬定開采方案提供了更多的選擇。因分布式系統是借助計算機控制平臺為基礎的，現實應用中還要發揮出分布式系統的功能特點，從多個區域執行采煤生產的調度指令。

一、大型礦區采煤的難點

由于煤炭資源開采量的不斷增加，中小型礦區已經無法滿足市場對煤炭資源的需求，開發出大型礦區才能適應能源供應的要求。根據部分開發出的大型礦區情況，其現場采煤作業面臨著一定的難度。

（1）存量多。按照國家對煤炭礦井劃分的標準，我國礦井分為特大、大、中、小等四個級別。廣義上來說，特大型、大型等均列為大型礦區。如下表，大型礦區的儲藏量在120300萬噸，龐大的礦資源量對企業提出了嚴格要求，無論是采掘人員或設備，均要保持高質量的生產作業水平，才能提高礦區資源的有效利用率[1]。

礦井劃分等級表

標準特大型大型中型小型

年產量≥300萬噸>120萬噸4590萬噸<30萬噸

（2）事故多。安全問題是煤炭生產的難點之一，也是影響企業可持續生產的關鍵因素。礦井與露天煤礦有著很多的區別，尤其是礦井與地表面深度在幾百至幾千米之上，井內采煤面臨著諸多的風險隱患。例如，井內采煤常遇到瓦斯、通風、坍塌等危險，對人員或設備均帶來看嚴重的危害。

二、分布式控制系統的優點

大型礦區具有儲藏量大、危險性高等特點，選定新型系統為支撐是不可缺少的。基于計算機技術條件下，分布式控制系統用于大型礦區是一種先進的采掘模式。

（1）性能優。整個生產過程中的多個控制回路由多臺計算機控制，數據可以集中采集。分布式控制系統使用微處理器分別控制每個回路，而中小型工業控制計算機或高性能微處理器則用于實現下一級控制。分布式控制的整體性能十分優越。

（2）易控制。現代煤炭技術注重信息化改造，選用信息科技為輔助以設計更加多功能的采礦系統，幫助礦區解決現實生產中遇到的相關問題。分布式控制系統是計算機技術的應用典范，其可以按照礦區地質分布格局實施全面性的控制，加快了井內采掘流程的規范化[2]。

三、分布式控制系統用于大型礦區研究

分布式控制是計算機技術應用的核心。在煤礦系統中設置程序指令，幫助管理人員解決煤礦開采中遇到的實際問題。分布式控制系統在大型礦區控制中的應用應與系統中固有的控制裝置相結合，才能發揮出最佳的采煤指導作用。具體應用如下：

（1）現場控制站。主要由PC總線工控機、機柜、電源、通信控制單元、手動操作單元、自動顯示操作單元等組成。其主要功能有：順序控制、DDC控制、信號報警、數據通信功能、數據采集、打印報表。大型煤礦區的生產面積較大，采煤現場通過建立多個控制站，可以實現一點對一的控制方式。也就是說，每個采煤點都有相應的控制站，逐步形成一個龐大的調度網絡。實現了礦區采煤的協調運行。

礦井工程系統圖

（2）智能調節器。這是一種數字過程控制儀器，其外觀類似于傳統的盤式儀表。智能調節器不僅可以接受4～20mA，DC直流電流信號輸入的設定值，還具有RS422/485 RS232等異步通信接口。智能調節器應用于大型煤礦區域，可與上位機連接，形成主從式通信網絡，接收上位機下發的控制參數，上報不同井間的采煤參數。

（3）集中監控級。大型礦區采煤必須要考慮安全問題的防御，對煤井內添加自動哈監控裝置，實時監測采煤中可能發生的異常情況。分布式計算機具備了集中監控、分散監控等兩種功能，由集中監控級逐漸擴散監控面域，提升了礦區生產的安全系數。面向操作員和系統工程師的功能，主要是以操作監視為主要任務，兼有部分管理功能[3]。配備計算機和外圍設備，以及相應軟件，實施高級控制策略，對生產過程進行故障診斷、質量評估。

四、分布式系統軟件技術的應用

（1）系統軟件。提供系統運行和管理的基本環境，能夠為分布式系統創造最佳的運行條件。大型礦區正式開工前，必須對礦區地質條件、煤炭存量等綜合考察，結合系統軟件功能可自動判斷礦區的煤炭參數。

（2）組態軟件。軟件負責流程管理系統的配置、系統中各設備的定義、各設備工作需求的確定、設備網絡地址的分配、各控制點的定義、顯示圖上點數據的排列等。機械設備是大型煤礦區采掘的主導工具，依賴于機械設備功能的發揮，可減小人工采掘、洗選、運輸的難度。組態軟件借助計算機平臺，對煤產品處理進行智能化編排，維持了開發流程的有序進行。

（3）應用軟件。用于整個煤礦開采過程的運行和控制，數據采集、信息分析、優化、控制網絡設備和外部設備的完善。運行于系統的人機界面工作站、服務器節點的軟件，進行數據采集和事件分析處理、信息存儲和管理、二次計算、人機接口監控、遠程控制等應用。

五、結論

我國現有煤炭礦井的規模不一，不同地理位置及地質條件下的礦井存量存在差異，這就需要煤炭企業擬定針對性的采煤方案，才能更好地利用井內資源。煤炭信息化是工業生產的前沿趨勢，它以三大信息技術為技術指導，推動了煤礦區作業系統的多功能化改造。分布式控制系統在大型礦區生產中的應用，煤炭開采過程可以準確進行，保證了煤炭資源的可持續開采。

參考文獻：

[1]龔宏.我國大型礦區分布特點及生產控制[J].中國經濟調查，2011，19（4）：3638.

[2]許法根.分布式控制系統應用于大型礦區的技術方案[J].煤炭技術，2010，40（20）：7374.

[3]萬磊.現代礦井采煤作業流程的科技化管理[J].山西煤礦，2009，13（6）：4446.

[4]傅少華.基于計算機應用技術的智能化采煤系統研究[J].計算機應用技術，2010，31（15）：3942.

作者簡介：馬琰（1982），男，江蘇宜興人，本科，碩士，實驗師、工程師、技師，研究方向：計算機應用。