關(guān)于集中控制在小莊礦主副井提升系統(tǒng)中的應(yīng)用

張 濤，劉昌國

（陜西彬長小莊礦業(yè)有限公司，陜西 咸陽 713500）

1 概況

小莊礦井設(shè)計生產(chǎn)能力6.0Mt/a，主立井井筒凈直徑7.5m，凈斷面44.2m2，井深427m，擔(dān)負全礦井的原煤提升任務(wù)并兼進風(fēng)任務(wù)，裝備2對20t箕斗。采用多繩摩擦落地式提升系統(tǒng)，共設(shè)2個提升機房，智能化集中控制系統(tǒng)主要是采用統(tǒng)一的軟件平臺，將主井2個提升系統(tǒng)集中到副井提升系統(tǒng)監(jiān)控控制平臺，充分考慮子系統(tǒng)的接入與整合，資源共享，提高系統(tǒng)功能，實現(xiàn)對主井提升系統(tǒng)的集中控制。

集中控制系統(tǒng)使各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)在異構(gòu)條件下可進行有效集成和有機整合，實現(xiàn)相關(guān)聯(lián)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的綜合分析，集控中心人員通過相應(yīng)的權(quán)限對所有設(shè)備實時監(jiān)測和進行控制，實現(xiàn)副井集控對主井提升系統(tǒng)的控制和監(jiān)管，使主井提升系統(tǒng)從井下煤倉到井上煤倉提升運輸系統(tǒng)實現(xiàn)智能自動運行，真正做到無人值守、減員提效。整個系統(tǒng)運行后只需配備二名巡檢員即可，一名負責(zé)井上設(shè)備巡檢，一名負責(zé)井下設(shè)備巡檢，同時要在調(diào)度室及集控室對兩套提升運輸系統(tǒng)進行遠程實時監(jiān)控及在遠程手動模式下用上位機操作整個提升系統(tǒng)。

2 集中控制系統(tǒng)方案

（1）提升系統(tǒng)專用網(wǎng)絡(luò)平臺。利用調(diào)度指揮中心原有核心交換機。將1#主井提升系統(tǒng)、2#主井提升系統(tǒng)交換機通過上行鏈路的千兆端口與核心交換機連接，1#主井與2#主井千兆交換機之間敷設(shè)4芯光纖。

（2）智能集控平臺。在副井提升系統(tǒng)操作室設(shè)置1臺工程師站、2臺操作員站，各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通過原有網(wǎng)絡(luò)平臺傳輸?shù)郊刂行模ㄟ^智能集控平臺可以對各子系統(tǒng)設(shè)備進行控制。

（3）1#主井提升系統(tǒng)。目前采用西門子SL150變頻器及西門子400PLC控制，只能在絞車房進行手動就地控制。現(xiàn)場增加一臺集控柜，含控制交換機、電源模塊、繼電器等相關(guān)設(shè)備，和現(xiàn)場系統(tǒng)進行通訊，對西門子SL150變頻器讀寫數(shù)據(jù)：速度給定值、運行電流、運行速度、控制狀態(tài)字、保護狀態(tài)字等。同時配相應(yīng)硬接線，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，通過PLC模塊對1#主井提升系統(tǒng)遠程控制。

（4）2#主井提升系統(tǒng)。跟1#系統(tǒng)一樣，目前采用西門子SL150變頻器及西門子400PLC控制，只能在絞車房進行手動就地控制。現(xiàn)場增加一臺集控柜，含控制交換機、電源模塊、繼電器等相關(guān)設(shè)備，和現(xiàn)場系統(tǒng)進行通訊，對變頻器讀寫數(shù)據(jù)：速度給定值、運行電流、運行速度、控制狀態(tài)字、保護狀態(tài)字等。同時配相應(yīng)硬接線，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，通過PLC模塊對2#主井提升系統(tǒng)遠程控制[1]。

3 系統(tǒng)功能

3.1 智能運行

（1）1#主井提升系統(tǒng)、2#主井提升系統(tǒng)由集控中心統(tǒng)一調(diào)度指揮。可在部分子系統(tǒng)故障狀態(tài)或其他情況時，及時統(tǒng)一調(diào)度，調(diào)整運行。

（2）故障處理。故障可分為一級故障和二級故障，報警三種狀態(tài)。產(chǎn)生一級故障時，全系統(tǒng)停機；二級故障時，系統(tǒng)可解列運行；報警時，全系統(tǒng)仍可運行，但須安排技術(shù)人員及時進行處理。

（3）智能化集中控制系統(tǒng)平臺通過地面集控中心服務(wù)器對子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集，在工程師站上完成各子自動化系統(tǒng)的組態(tài)，使子系統(tǒng)數(shù)據(jù)達到有效集成，實現(xiàn)綜合監(jiān)測和控制。

3.2 遠程操作站

（1）遠程操作員站功能主要包含：①緊急停車：通過硬線連接集控室緊停按鈕到原系統(tǒng)硬件安全回路中，對系統(tǒng)的安全可靠運行起到更好地保護作用；②系統(tǒng)故障復(fù)位；③系統(tǒng)運行方式選擇（自動、手動、檢修、過卷恢復(fù)）。

（2）操作員站軟、硬件配置及其主要功能：①人—機交互界面，與現(xiàn)場操作員站保持一致，實時反饋提升機運行狀況、故障信息等；②輔助設(shè)備啟動/停止、變流器分閘/合閘、提升機運行等操作；③可在工程師站查看系統(tǒng)故障報警等信息，便于工程師在集控室進行故障的詳細判斷；④構(gòu)筑工業(yè)以太網(wǎng)，采用環(huán)網(wǎng)冗余方式。組網(wǎng)介質(zhì)采用光纖，提高數(shù)據(jù)的傳輸速率，降低通訊故障；⑤通過管理級的提升機集中管理系統(tǒng)工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)，每套提升機對應(yīng)一臺上位計算機，分別顯示各自提升機的運行狀態(tài)和重要參數(shù)；⑥集控室設(shè)有系統(tǒng)語音提示，在提升機運行過程中不斷實時提示提升機運行狀況；⑦專家故障預(yù)警分析系統(tǒng)軟件和第一故障判斷軟件安裝在上位計算機中，對提升機有可能出現(xiàn)的故障進行預(yù)警；⑧配備部分重要操作按鈕硬線接入，使保護更安全可靠。

4 集中管理控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)特點

①全系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架由工業(yè)以太網(wǎng)為核心。系統(tǒng)具備很高的接口能力，可以輕松的實現(xiàn)系統(tǒng)的擴容，用以監(jiān)控新增加的設(shè)備。②保證數(shù)據(jù)傳送的快速性，使用光纖作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)妮d體，也提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性。③所有的監(jiān)控設(shè)備集中在集控中心，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一調(diào)度，集中監(jiān)控。④集中控制室中，主要有對各個系統(tǒng)的主監(jiān)控計算機。各個主監(jiān)控計算機針對每一套系統(tǒng)進行監(jiān)視和控制。實現(xiàn)在集中控制室的遠程控制和監(jiān)視。⑤留有與工業(yè)視頻系統(tǒng)的接口，可以在工業(yè)電視視頻系統(tǒng)中加入對系統(tǒng)運行情況的實時數(shù)據(jù)，實現(xiàn)實時畫面和實時數(shù)據(jù)的共同顯示，確保操控和監(jiān)視人員更準確的對設(shè)備進行監(jiān)控。⑥整個工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)有充足的備用接口，方便用戶增加新的設(shè)備，加強對整個系統(tǒng)的監(jiān)控，提高網(wǎng)絡(luò)的利用率。

5 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

由于1#主井及2#主井現(xiàn)場缺少視頻監(jiān)控，給各系統(tǒng)遠程監(jiān)控帶來不便，為了遠程監(jiān)控的可靠、安全運行故給這些現(xiàn)場增加攝像頭。①1#主井：增加監(jiān)控點：絞車房大廳、變壓器室、高壓室、低壓控制室；②2#主井：增加監(jiān)控點：絞車房大廳、變壓器室、高壓室、低壓控制室；③前端設(shè)備：攝像機；④傳輸設(shè)備：光纜和超五類屏蔽雙絞線及現(xiàn)有環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)平臺；⑤硬盤錄像機：通過光電轉(zhuǎn)換，由網(wǎng)線和光纜傳輸?shù)娇偪厥业囊曨l管理機上；⑥各現(xiàn)場攝像頭通過交換機及原有光電轉(zhuǎn)換，通過原有光纖傳輸?shù)郊厥乙曨l平臺，通過原有視頻服務(wù)器進行管理、上墻。

6 安全保護

現(xiàn)場操作優(yōu)先保護方式，在現(xiàn)場操作臺上增加遠程操作使能開關(guān)。只有在使能功能觸發(fā)后，遠程操作站進行使能確認，才可以實現(xiàn)遠程操作。如果遠程操作站在規(guī)定時間內(nèi)沒有進行使能確認，則系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)為現(xiàn)場操作模式。遠程緊停按鈕按下后，安全回路立即斷開。通訊的自診斷功能：增加遠程通訊診斷功能，現(xiàn)場與遠程集控室一旦通訊中斷后，系統(tǒng)將會把安全回路斷開。智能化集中控制系統(tǒng)平臺通過地面集控中心服務(wù)器對子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集，在工程師站上完成各子自動化系統(tǒng)的組態(tài)，使子系統(tǒng)數(shù)據(jù)達到有效集成，實現(xiàn)綜合監(jiān)測和控制。經(jīng)過一段時間的運行，該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、達到礦井智能化建設(shè)要求，為推進我礦智能化建設(shè)走出了關(guān)鍵一步。礦山企業(yè)從根本上解決安全、生產(chǎn)、效益問題需通過建設(shè)智能化集中控制系統(tǒng)集成平臺，將企業(yè)的生產(chǎn)過程自動化、企業(yè)管理信息化、模擬動態(tài)可視化、決策分析進行數(shù)據(jù)集成、業(yè)務(wù)集成，才能實現(xiàn)機械化換人，自動化減人、增效目的。