礦山機械設備自動化供電系統思考

李永祿

（甘肅能源化工職業學院，甘肅 蘭州 730207）

在礦山開采中，隨著技術進步，以及對礦產需求的不斷增長，煤礦企業紛紛致力于開采效率的提升，運用自動化、機械化設備作業，不斷提升通風、制動、采礦、傳送等設備功率，因而對電能供應的需求也大大增加。這些導致礦山原有供電系統，增加了大量的工作負荷。而供電設備主要采用結構復雜的獨立工作站形式，反應速度和可靠性不足，缺乏自動控制和故障診斷能力。因此，要對供電系統加以優化，采取自動化供電系統的方案。

1 系統整體結構

對礦山機械設備自動化供電系統，在整體結構方面，要考慮到滿足各項功能需求，包括遠程遙控、直接顯示、斷電記憶、標準化接口及擴展等。在自動化系統中，需要采集電流、電壓等模擬信號，向集中控制系統中上傳。集中控制系統對反饋信號加以接收，然后依據指令將相應命令發出，對各個對象執行總線系統形成控制，發送具體指令，調節電壓電流和過載能力等。

監控系統運行中，需要實施顯示監測信號，控制人員對于設備電氣控制系統的運行情況，能夠隨時了解，及時發現和處理故障風險。在系統運行中，如果出現故障，集中控制系統立即發出命令，將工作中斷[1]。同時控制系統對故障發生具體信息，要自動記錄，讓工作人員可以快速找到并解決故障，恢復系統正常運行。在集中控制系統中，為了確保適應能力、升級能力良好，需要保證標準接口，滿足功能擴展需求，可以方便的增加監控點、設備等。

通過集中控制中心的工控計算機和相應的監控軟件，控制人員可以實時監控礦井內所有機械設備供電系統的工作狀態和狀態。設計中采用了冗余技術，提高了網絡數據通信的可靠性。電子傳感器主要用于各子系統采集的信號的輸入。網關統一管理各個節點，同時與集中控制中心實時交換數據。各信息集成分站主要由PC端、協議轉換器等外圍設備組成。不斷與各點監控系統交換信息，對收集到的信息進行初步匯總分析。

接收集中控制中心的控制指令，將控制指令轉換為模擬控制信號到現場監控系統進行實時控制。監測系統在現場對設備供電系統進行直接監控、調整，保護設備，不間斷地檢測設備運行狀況，實時運行數據收集和傳輸信息的變電站，當它接收中央控制中心的控制指令，控制直接進行操作，電子控制設備按中央控制中心指令操作。

2 集控系統主站點

在集控系統中，主站點發揮著重要的作用，將信息從各個分站點匯總，經過相應的交換、運算、分析，滿足礦山所有機械設備供電系統的統一管理控制，功能通過屏顯功能完成。其中包括了網卡、電源設備、工控機等，其中工控機有1臺備用，如果主工控機在運行中發生故障，備用設備立即啟動，對控制無縫銜接，保證系統穩定可靠。集控系統主站點，使用WIN7作為操作控制系統，使用IFIX分系統結構設計動畫控制軟件作為監控設備控制系統。可以通過選定圖片、動畫等形式，在屏幕中顯示監控信息[2]。控制人員通過直觀的觀看，能夠對設備供電系統整體運行情況、運行狀態加以掌握。

交控系統和設備信息交流，是通過監控軟件及OLE過程控制技術實現的，在不同設備供應商之間，能夠實現標準化的通訊接口，在不同設備之間，滿足數據和信息的交流，同時在未來擴展設備、增加功能等操作上也提供了便利。

3 分系統結構設計

在分系統結構當面，采用了PC系統、外圍系統、光電設備、通信協議換置器等。分系統的功能，在于對控制設備的實時現場監控數據進行收集和統計，同時按照協議約定傳輸格式，轉換收集到的數據信息，利用相應網絡向中央主控系統傳遞。

主控系統分析得出相應控制信號，發出后完成相應控制。在設計當中，由于礦山作業中使用的主要是低壓電源，為127V/220V，所以在選擇分監控分站點電源的時候，采用單相變壓器有2kVA容量，120V/220V電壓。這樣，能夠轉換127V電壓，得到220V電壓，再利用UPS電源完成系統供電。

在款山作業當中，由于需要面臨著十分不良的環境，所以分系統的可靠穩定性也十分重要。在PC選擇上，使用了嵌入式防爆式設計，觸摸屏為無縫結構，用于分系統顯示功能。觸摸屏顯示信號，通過PC端輸出模擬信號接口，輸出顯影信號[3]。

智能控制系統，控制現場，對實時數據加以收集，與計算機單元之間的連接，通過標準協議接口。作為網絡主站，整體控制結構分單元，為現場監控單元。系統控制網絡的通信，需要達到穩定性和可靠性，所以選擇的信號通信線路，要使用雙絞線，達到電磁防護作用。使用直線的連接形式，連接總站和分站的控制系統，二者之間距離更短，控制時間、響應時間都能縮短，提高了系統的運行效率。在計算機和分站電路之間，可能存在電磁信號互相干擾。對此，在計算機入口段，設置光電耦合器，隔離計算機與分站電路，確保在控制系統運行中，達到穩定可靠的效果。而且，在傳輸信號時，能保持集中。緩存電阻可在控制總線末端增加，這樣，線路中的諧波電流就能夠被抵消，信號傳輸也將更加集中。在系統軟件中，控制系統選擇WIN7系統，同時借助通信控件、VC++6.0工具等，實現監控設備。

4 結論

在當前的礦山作業當中，越來越多的機械設備得到應用，對電能的需求也不斷增加。為了確保安全、可靠、穩定的供電，設計和應用自動化供電系統，在作業中為各個系統和設備提供持續的電能供應。設計中注意系統的實際運行環境，以及可能出現的問題等，均采取有效的預防措施，確保系統安全穩定。