新景公司3107 綜采工作面自動化改造的應用

翟志強

（陽煤集團機電動力部）

0 引言

煤礦綜合自動化系統是我國研制的礦井監測、報警、生產操作一體化的系統。系統由應用層、網絡層、現場設備層三層結構構成。應用層采用統一的數據平臺和登錄界面，用戶可以進行各子系統間互訪。網絡層主干網絡采用千兆冗余工業以太環網保證網絡通訊的高帶寬和可靠性，能接入工業控制、視頻、音頻、通訊等各種系統，現場采用百兆工業以太環網和多種礦用本安型現場工業總線，確保用戶可兼容接入各種監控系統和設備；現場設備層由各種總線通訊分站、無線通訊分站、監控裝置、智能儀表和傳感器組成。

1 綜合自動化系統改造的必要性

3107 綜采工作面10 月份上旬初采。該工作面設備來源為原3214 自動化工作面設備，存在問題有：一是多數攝像頭、傳感器、線纜等自動化配件重復使用，老化嚴重，損壞率大，維修費用高；二是控制器型號規格不一，造成和主機程序不配套，且屬淘汰配件；三是自動化主機陳舊，經常出現黑屏和死機現象，系統軟件急需升級改造，因此，建議對本套自動化裝置進行升級改造。

2 工作面概況

2.1 工作面參數

工作面實體長度 172 米，工作面走向長度1529 米，平均采高2.2 米；

工作面進風順槽：4.4 米*2.6 米；工作面回風順槽: 4.4 米*2.6 米。

2.2 工作面配套設備

液壓支架 ZY6400/17/31D 112 架(華越)

端頭支架 ZC8000/17/31D 5 架(沈陽天安)

填充架 ZQL2×4000/17/31A、BD 2 套 (沈陽天安)

乳化液泵 BRW315/31.5 3 臺/1 套(中煤)

噴霧泵站 BPW320/10 2 臺/1 套(中煤)

采煤機 MG300/700-WD 1 臺 (太礦)

工作面輸送機 SGZ800/800 Q 1 套(陽煤廣瑞達)

轉載機 SZZ800/250 1 套(山西鑫拓)

破碎機 PLM2000 1 臺(山西鑫拓)

皮帶機 DSJ120/150/2×315 1200 米 (華越)

3 工作面綜合自動化改造整體方案

配置組合式監控中心，主要用于煤礦井下自動化工作面或自動化皮帶運輸系統，作為系統數據集成、遠程檢測監控中心，可將支架電液控制系統、工作面視頻系統、采煤機電控系統、三機通訊控制系統、泵站集中控制系統以及皮帶控制系統，有機地結合在監控中心內，實現采煤機、支架、三機、泵站、皮帶等設備的集中自動化控制，達到集中管理的目的。

3.1 工作面綜合自動化軟件系統

井下自動化主機、電液控主機及視頻主機等軟件平臺基于WINDOWS 系統，使用C#以及proficy iFIX 開發組態界面。便于故障信息及數據查詢分析、通訊狀態檢測，功能簡單容易掌握。同時proficy iFIX 是全球知名組態軟件，具有功能強大、運行穩定、處理效率高等優點。

3.2 無線工業以太網改造

工作面通信方式采用CAN 總線技術和無線通訊總線，通過CANBUS 和CANBidi 的鄰架通信的組合方式實現控制器間的數據通信，采用嵌入式操作系統進行各項任務的管理與實時調度。控制器互聯后實現了鄰/隔架控制、遠方控制、單架/成組自動控制、全線緊急停止、狀態及故障信息顯示等主要功能。當架間電纜受損導致CAN 總線中斷時，可以自動切換到無線總線繼續通訊，達到冗余效果，以保證系統網絡正常。

3.3 語音通訊系統改造

voip 語音通信調度系統實現了地面與沿線語音電話實時對講，代替程控電話聯系，如圖1 所示。

圖1 VOIP 語音通訊系統

3.4 液壓支架電液控系統改造

電液控系統的電源改造為單側兩路電源，可以將閥組和控制單元使用單獨的電源模塊分開供電，當外部傳感器電源保護時，不影響核心控制部分，最大程度保證了系統的穩定。

電液控系統改造為遙控器操作與控制器操作相結合，遙控器操作完全集成了控制器的全部功能，可以遠距離操作更加保證了井下員工的生命安全。跟機功能的開啟和關閉都可以在工作面任意控制器上實現，在生產過程中使用較為靈活，方便人員操作。

3.5 三機通訊控制系統集成改造

集控中心能夠與三機控制器、三機數據分站及主煤流數據分站進行通信，獲取三機和皮帶運行數據，并通過自動化主機實現對三機運行狀態、順槽皮帶運行狀態進行實時遠程監測。

3.6 采煤機控制系統集成改造

采煤機上位機通過交換機接入到自動化平臺，實現采煤機狀態實時顯示、遠程控制、綜采設備聯動、記憶割煤、狀態數據分析和評估，實現采煤機智能化控制。同時選用紅外收發器和采煤機牽引編碼器兩種煤機位置采集方式，以編碼器方式與紅外方式相結合，實現煤機位置精準定位，滿足工作面跟機作業要求。

3.7 泵站集中控制系統集控

泵站乳化液配比通過交換機接入到自動化平臺，實現泵站實時狀態顯示、乳化液泵、清水泵的啟停控制、遠程控制、系統自動聯動、歷史數據分析和評估。

4 實踐應用效果

此自動化工作面自動化改造降低了職工勞動強度、提高了資源利用率、保障了安全生產。對實現安全型礦井具有重要的現實意義。

（1）實現鄰多架控制，可根據采煤機的割煤方向選擇最佳位置操作，從而避免煤塵、頂板等危害，保證了人員的安全。

（2）實現在采煤機后及時準確自動移架、成組自動推溜，避免了刮板輸送機彎曲產生太大的應力，導致設備損壞現象。

（3）在支架推移過程中各工序銜接緊湊，消除了人工控制過程中的輔助時間，不僅提高了支架的推移速度，實現成組程序自動控制，減少循環時間。

5 結論

新景公司在改造應用了此套自動化系統后，提高了安全生產效力，保證了3107自動化工作面的安全高效開采，促進了智能化礦井的建設。。同時大幅節約了崗位人員，每日累計減少出勤人數15 人，可節約工資投入13.5 萬元/月。