提升機無人值守遠程集中控制系統在蓬萊礦業的應用

楊世冬，潘 川，溫 超

（山東黃金集團蓬萊礦業有限公司，山東 煙臺 264006）

關鍵字：提升機；無人值守；遠程集中控制系統；以太環網；傳感器技術

提升機的遠程集中控制系統實在充分結合數字化礦山建設的基礎上，充分利用數字化礦山建設的智能化、科技化、數據庫、自動化的功能，實現提升機無人值守作業。該系統不僅能夠全面掌握、及時分析提升機運行工況，并且能夠實現異常字狀態的及時預警，并能夠智能地分析處理特殊情況，實現提升機控制的無人化值守護、遠程控制。

1 強家溝分礦提升系統簡介

蓬萊礦業在生產礦區為齊家溝礦區，齊家溝礦區下屬包含三個分礦，分別為強家溝分礦、齊家溝分礦、候格莊分礦。其中強家溝分礦采用二級接力提升方式，于-323m中段設置4線盲豎井。強家溝分礦地表主豎井QSJ3采用2JK-3×1.8P單繩纏繞提升機，提升高度520m，下設10個中段，-323m中段為最底中段。采用木罐道，2#單繩雙層鋁合金罐籠配平衡錘方式提升，罐籠規格型號為：1800mm＊1080mm，每次提升2輛非標0.75m3翻斗式礦車。鋼絲繩采用6×19W+FC-φ28型多層股不旋轉鋼絲繩為提升繩。電機型號：YTS400S2-8，額定功率315kW，變頻調速，電控廠家為洛陽原創。設備基本參數如表1所示。

表1 主豎井設備基本參數表

2 實現提升機無人值守遠程集中控制重點解決的問題

2.1 網絡問題

完善提升機遠程控制系統服務終端，對提升機的運行工況、運行動態等數據進行集中匯集、分析，配備數據庫收集、分析、處理系統，為信息共享、事故分析提供數據基礎。配置數字化檢測裝備，確保檢測數據真實可靠。建立提升機集中監控系統的WEB方案，企業內部以太環網和Internet網絡上授權用戶對設備的實時數據進行有效讀取和瀏覽。

2.2 提升機現場控制系統問題

傳感器布置須可靠、靈敏，監測數據精準，充分利用傳感器功能代替人為干預。提升機的開停機以及運行需全部實現自動化控制，利用設計的程序實現各項功能的有序操控。配置的硬件設施需滿足穩定可靠，軟件系統需滿足高效安全。

2.3 清晰穩定的視頻監控系統

無人值守遠程集中控制需配置清晰度較高的視頻監控系統，清晰明了的顯示提升機的各個監控畫面，以利于準確有效的了解設備的運行狀態。

3 提升無人值守遠程集中控制系統方案設計

3.1 網絡系統建設

系統采用臺灣MOXA品牌的工業級可網管以太網交換機，依靠MOXA特有的光纖環網冗余協議，在地表和地下分別組成兩個以太環網，并將這兩個環網連接起來，組成冗余環，以起到出色的通訊線路備份和冗余的作用。當通訊線路出現故障是，系統還能夠在20MS內自動切換到備份線路，以保證正常的通訊，從而能夠達到對整個系統更好的監視和控制功能。

為了保證各通訊單元節點之間能穩定、可靠、長期的通訊，核心采用兩臺MOXA工業交換機EDS-82810G分別做兩個環網的核心，接入層使用EDS-510A和EDS-516A系列產品來構建一個基于MOXA TurboRing環網協議的工業以太冗余環網。使用Moxa的Turbo Ring環網冗余協議，它能讓系統工作人員方便的建立和配置一個技術領先且穩定的冗余以太環網。有了Turbo Ring，如果網絡斷開，您的系統將會自動在20ms內恢復到正常。

采用網絡管理軟件可以對各種故障報警、歷史故障查詢，查看每個交換機的端口狀態、通訊流量、交換機設置，系統的安全維護等，具有良好的易操作性。拓撲圖如下面所示：

圖1 蓬萊礦業提升機無人值守遠程集中控制冗余環網網絡拓撲圖

3.2 現場提升機電控系統完善

為實現提升機無人值守遠程集中控制的安全穩定運行，需要對現場的設備進行完善改造，主要完善內容有：

（1）硬件部分：包括溫度檢測（電機軸承溫度檢測、電機溫度檢測、液壓站油溫檢測、潤滑站油溫檢測、閘盤溫度檢測）、煙感檢測、盤閘檢測、液壓站緊急泄油檢測、操作臺增加本地/遠程控制轉換開關。轉換開關須滿足本地操作優先，提升機出現故障維護人員轉到本地方式可優先控制提升機。

（2）軟件部分：通過完善控制系統軟件部分，實現提升機的智能化自主運行，主控系統的PLC軟件能實現軟硬件控制的無擾切換。

（3）本地系統通訊模塊升級：對現有每臺PLC網絡重新分配IP地址。PLC控制系統加裝GE子站，增加模擬量輸入模塊，用于檢測現場溫度，煙霧等信號的實時數據。

3.3 中控室遠程集中控制系統

中控室須獨立設置操作平臺，操作臺與其控制提升機相互對應。增設1臺服務器進行數據存儲及遠程診斷。增加UPS冗余電源，保證供電可靠性。

遠程監控控制系統的提升機運行工況通過中文動態畫面顯示，顯示數據包括：設備運行速度、電流電壓曲線、主控PLC包絡線保護曲線、設備檢修信息、故障記錄、生產報表、產量數據統計匯總等。

3.4 遠程集中控制系統

管理系統設計為Industrial Ethernet網絡系統。主要功能:采用SCADA系統通過EthernetNetwork與各個現場主PLC通信，以獲得PLC網絡共享數據，從而實現對現場各個受控設備運行狀況的集中監測與控制功能。集中管理控制系統依托于IFIX和SQLServer技術平臺。主要功能：

（1）主要工藝參數的實時集中控制、顯示和存檔：工業控制計算機通過網絡通信方式，集中獲取現場主要的關鍵工藝參數（深度、速度、電流、油壓等），井筒開關、深度指示器以及限位開關動作狀態，主井裝、卸載設備各部分動作情況，進行實時在線顯示，對主機及電控設備主要環節的工作情況進行監視，對提升過程進行控制，將采集到的信息按照要求進行存檔。

（2）生產過程的模擬顯示：采用可視化編程技術，實時動態模擬顯示提升運行過程，各種關鍵參數顯示在醒目位置，使開車司機一目了然，確保安全可靠運行，并繪出工藝參數的趨勢圖，準確提供行程。速度、油壓等數據，便于司機觀察和操作。

（3）生產過程的信息管理系統：各種生產情況、設備運行報表顯示及記錄。同時對保存的數據信息進行查詢，生成報表，并可以將結果打印出來。通過現場總線和Industrial Ethernet在集控室實現了多臺提升機智能化集中管理、遠程控制，使機房司機室達到無人值守，集控室實現單人操作多套提升機。

4 實施效果

隨著提升機無人值守遠程集中控制系統的應用，各礦井能夠實現減員增效。

（1）第一階段：試運行階段，中控室須增加1名操作司機，卷揚機房司機人數可以實現減半。增加操作司機負責對電控進行遠程控制，現場卷揚司機做操作監視。若系統出現故障，可以轉為本地控制，由卷揚機司機進行操作。維護人員需要對3套實施遠程監控的提升電控進行巡檢。

（2）第一階段：運行階段初期，中控室操作司機增至2名，對3套提升系統進行遠程控制；副井增設跟罐工，撤銷信號工。維護人員需要對3套實施遠程監控的提升電控進行巡檢。

（3）第二階段：運行穩定階段，進行第三階段人員調整，撤掉所有現場操作人員和罐籠井信號工，每套罐籠井增設1名/班跟罐工；中控室司機工2名，操作3套提升控制系統。維修人員需對現場電控進行定期巡檢。

5 結束語

該系統可以對傳統控制方式提升機進行升級改造，對提高設備效率、降低生產維護成本、減輕工人勞動強度、減少安全隱患、節能降耗等方面可獲得巨大的經濟效益和社會效益。