煤礦提升信號系統電纜光纖化改造

牛軍軍 李文冬 周國輝

（義煤集團新安縣云頂煤業有限公司，河南 洛陽 471800）

1 引言

提升信號系統為提升機控制系統的重要組成部分，其可靠性直接影響整個提升系統的安全運行。據調查與分析，提升信號問題是誘發提升事故的第一原因。以云頂煤礦的實際應用為例，將原來的電纜信號傳輸方式進行了光纖化改造，大大提高了運行的安全性。

2 提升通訊電纜傳輸存在問題

2.1 原信號系統組成及功能

云頂煤礦提升機主井信號系統由裝載信號站、卸載信號及機房信號柜組成，均為PLC 控制系統，保障了設備之間大量的邏輯信號可靠傳輸。

（1）井底裝載站。FX2N-48MR PLC 系統通過通訊電纜接收機房信號柜的指令信號，完成自動裝煤任務，并將上提信號返回至井口信號房。

（2）井口卸載站。FX2N-48MR PLC 系統將井底信號通過通訊電纜轉送至機房信號柜，并接收其指令信號，完成自動卸煤任務。

（3）機房信號柜。FX2N-32MR PLC 系統負責接收與顯示井口、井底提升信號，并將提升信號傳輸至提升機機房電控系統，實現安全閉鎖。如圖1所示。

圖1 信號系統示意圖

2.2 信號系統存在問題

信號系統于2008 年投入運行，從井口至井底采用一根礦用通訊電纜MKVVR-28×1.0進行傳輸，初期運行情況良好。因礦井井筒條件比較惡劣，淋水大，落碴較多，造成電纜受損嚴重，經常出現通信中斷，信號無法正常傳輸。雖然該礦多次更換電纜，但僅僅能夠維持幾個月，影響礦井生產。

3 提升信號系統光纖改造

3.1 改造方案

常用的提升信號傳輸方式有光纖通訊和電纜通訊（硬接線）。結合礦山實際情況，擬定了三種改造方案，并進行了對比，如表1 所示。綜合各方因素考慮，確定采用方案三進行改造。

表1 改造方案對比

3.2 改造增加設備與設置

按照方案三進行改造時，需要增加的設備有：2臺1 光4 電百兆網絡交換機GSGY-S-DD1425QN、4 臺12 路DI/12 路DO 網 絡IO 模 塊ZKD-1212ROETH（裝載信號系統和卸載信號系統各2 臺）、1 臺以太網通訊模塊BCNET-FX、2 臺繼電器RXM4AB2BD 及足夠長的MGXTSV-8B 光纖電纜。將這些設備接入到原有信號系統中，如圖2 所示。

圖2 改造后信號系統示意圖

由于裝卸載信號系統PLC（FX2N-48MR）的標配通訊口為422 通訊協議，因此接入了以太網通訊模塊，通過其處理器轉換為以太網協議。更換傳輸介質后，將上位組態軟件的通訊協議由422 更改為以太網后，即可投入正常使用，如圖3 所示。

3.3 光纖信號系統通訊

正常運行時，網絡交換機和光纖電纜組成了一個信號專用局域網絡。井口卸載PLC 傳輸的開關量通過繼電器和網絡IO 模塊轉為數字量通訊信號，再由網絡交換機將其轉化為光信號，利用光纖電纜傳輸到裝載信號系統。此時，裝載信號系統的網絡交換機重新將光信號轉化為數字量通訊信號，通過網絡IO 模塊和繼電器轉為開關量，傳輸至裝載PLC，從而實現井口卸載信號系統和井底裝載信號系統之間的通訊與邏輯閉鎖。機房工控機通過網線與網絡交換機相連，實現了直接與井口、井底信號系統的以太網通訊。

當光纖通訊的環網出現問題時，可通過裝載和卸載信號系統的繼電器自動切換到原來主井井筒的通訊電纜，進行信號的傳輸，確保系統運行的安全可靠。

圖3 工控機通訊協議設置

4 結語

此次改造后，整個系統由簡單落后的電纜通訊變成了先進的以太網光纖通訊。將光纖通訊局域網再接入到本礦環網后，可以實現對裝載站各設備的啟、停及運行情況的遠程監控，為以后建設智慧礦山裝載系統預留了端口。同時又保留了通訊電纜作為應急備用，大大提高了系統運行的安全可靠性。系統自改造投運近一年來，運行平穩可靠，達到預期效果。