煤礦綜合自動化系統講座 三 李盼2012年5月 第三部分 煤礦綜合自動化系統 一 綜合自動化系統必要性 為提高煤礦安全生產能力和安全生產管理水平 多數煤礦已經安裝或者即將建設多種自動化系統 如 提升自動化系統 安全管理系統 排水自動化系統 主運自動化系統 通風自動化系統 供電自動化系統 選煤自動化系統 工業電視系統和安全監測系統等 這些監測監控系統大多數是在不同階段建設 處于相互獨立的狀態 給以后造成了很多問題 通訊線路重復投資 重復建設 整體可靠性差 不利于煤礦安全生產 各種系統自成體系 需要專門獨立的值班和維護員 各種系統獨立 信息不能互通 不能發揮自動化系統的綜合效益 系統維護量大 維修 維護困難 一 綜合自動化系統的必要性 因此 為了從系統工程的角度整體上對礦山進行統一的自動化管理 防止 信息孤島 現象 有效整合各種資源和發揮自動化集成的最大效益 需要建立統一的煤礦綜合自動化系統 通過建設煤礦綜合自動化系統使煤礦井下的安全信息 設備的工況信息和控制信息在一個統一的平臺上傳輸 避免重復投資和建設 提高傳輸平臺的可靠性和傳輸能力 而且 通過綜合自動化軟件平臺 可以將現有的以及將來要上的自動化系統整合到一個統一的綜合自動化監測監控系統中 進行集中的調度管理 有效地提高了礦井生產安全調度水平 實現對煤礦機電設備和安全監測信息的遠程集中監測與控制 11 礦井供電自動化控制系統 綜合管理平臺 4 礦井主排水自動控制系統 8 礦井安全生產無線監管系統 1 綜采工作面自動化系統 2 礦井動目標跟蹤系統 6 地面壓風機 主扇風機自動控制系統 7 地面篩選集中控制系統 12 通風安全監測監控系統 13 礦井主煤流計量系統 14 選煤廠綜合自動化調度集成平臺 二 系統組成 3 主運輸皮帶集中控制系統 9 礦井巷道頂板壓力監測系統 10 地面裝車自動監測系統 決策者 管理者 5 礦井架空人車自動控制系統 三 系統拓撲圖 四 系統設計原則 面向應用的原則人機協同工作的原則信息共享 安全保密的原則統一規劃和分步實施的原則適應變化和相對穩定相結合的原則 五 系統特點 主干網采用千兆以太光纖環網組網方式 支線網采取星型結構連接 這樣既保證了網絡帶寬 又充分利用了網絡帶寬資源 發揮 三網合一 的優勢 提高煤礦信息化水平 對數據進行統一采集 分級管理 避免了各個系統之間的信息孤立 使各系統進行聯動成為可能 整個系統由模塊化的子系統組成 數據分級管理 兼容性好 擴展性強 六 系統功能 系統容量 系統輸入 輸出點位能夠采集64K個監控點 巡檢周期符合行業規定 高可用性和冗余功能 組態軟件采用Client Server架構 在調度中心設立兩臺互為冗余服務器 數據集中存儲在兩臺服務器上 兩臺服務器間自動實現數據的同步 并互為熱備 具有友好的操控界面 豐富的全漢字的圖形組態 可實現復雜漂亮的圖形畫面 并支持動化技術 圖形縮放技術 多級窗口技術 各種數據 曲線 各種儀表盤等的實時顯示 并能方便地進行多畫面切換 當設備故障或模擬量超限時 監控子系統與自動化平臺同步顯示故障設備名稱 報警測點名稱及數值 并將故障信息和報警信息存入數據庫 供以后統計分析 六 系統功能 顯示功能 系統在調度中心能實時 準確地采集各個子系統的數據 并以畫面和圖表的形式表現出來 在任何一個操作站上 操作人員根據授權可以監視各自動化系統設備的運行情況 同時可以根據生產和調度的要求控制現場的設備 打印功能 能實時或按時間段打印各子系統相關設備的運行參數和運行狀態 如開停狀態 故障類型 故障發生時間等 六 系統功能 實時數據管理界面的功能 生成實時數據庫 實時數據庫在線監測 實時數據庫的在線修改 系統具有編輯態 置數態和運行態三個狀態 在編輯態下可修改系統的一些靜態和統計數據 在置數態下可對一些動態數據進行修改 在運行態下只能對實時數據進行監視 報表曲線功能 系統提供自由制作報表的工具 報表編譯器 它是圖文合一的報表組態工具 有豐富的編輯手段 可生成各種圖文并茂的圖形報表 報表包括日報 周報 旬報 月報 季報 年報 六 系統功能 歷史事件記錄功能 按時間順序 將各個歷史動作的順序 時間記錄下來 供事后分析用 事故追憶功能 在某傳感器輸出超過預警門限時 把系統中的主要參數記錄下來 供事后分析用 時間段長度可由系統維護人員在系統數據庫中修改 事故前追憶點數和事故后延續點數也可在參數中修改 控制功能 控制軟件實現的控制具有遠程啟動 停止 復位和測試功能 并具有可進行地面遠程編程 故障 保護 屏蔽及控制方式轉換等功能 六 系統功能 故障自診斷功能 應具有強大的系統自診斷功能與故障報警功能 可準確判斷故障類型 位置并能進行圖像和語音提示以及打印輸出 易于管理與維護 系統維護和可擴展性 在工程師站上可以進行組態編程 同時兼做網管工作站 當系統監控需求變化時可以很方便的自行調整 同時 應為將來新上的自動化系統留下接口 可以方便地組態和集成 七 子系統介紹 礦井動目標跟蹤系統 主運輸皮帶集中控制系統 瓦斯監測系統 系統概述及特點 7 1 礦井動目標跟蹤系統 為了能實時的了解井下人員的流動情況 了解當前井下人員的數量及分布情況 查詢任一指定下井人員當前或指定時刻所處的區域 查詢任一指定人員本日或指定日期的活動蹤跡 在平時可作為下井考勤系統 對任一指定月份 或任一指定日期段 對下井人員進行下井次數 下井時間等進行分類統計 便于考核 打印相關報表 一旦礦井發生透水 火災等災害事故 可對搶險救災的人員統計 定位等起準確的指導作用 礦井動目標跟蹤系統的結構 礦井動目標跟蹤系統特點 礦井人員定位系統具備以下特點 1 被測目標 無負擔 2 結構簡單 配置靈活3 節省資源 系統組成礦井動目標監測系統由地面中心站 發射器 無線數據監測站 接收探頭及電源 電纜 傳輸接口等輔助設備組成 主要功能 1 人員監測查詢功能2 超時報警功能3 統計考勤功能4 信息聯網功能 圖a 圖b 主要技術指標 1 系統容量 可連接數據監測分站127個 無線編碼發射器16384個 2 傳輸方式 主從方式 半雙工 采用RS485傳輸方式3 傳輸速率 4800 9600 115200bps 用戶可設定 4 地面中心站至數據監測分站最大傳輸距離 15km 5 編碼發射器供電電壓 DC1 5V 5 5V 6 數據監測分站最大有效接收區半徑 5 10米 現場設定 7 數據監測分站可同時檢測300人 8 工作頻率 433 434MHZ 9 工作溫度范圍 25 60 10 傳輸系統 電纜1 5銅芯雙絞線 直流電阻不大于12 5歐姆 千米 工作電容不大于0 06F Km 電感不大于800mH Km 11 允許被測目標最大移動速度 100人以上同時通過時為5m s 30人同時通過時為15m s 人數小于20人時可20m s 12 軟件為組態模塊網絡版 可以二次開發 自主知識產權 13 系統具備實時查詢當前井下人員 身份 區域信息 可對事故現場人員進行搜尋和定位 對救護提供可靠信息 可與局域網進行聯網 達到信息共享 具有統計 打印等功能 礦用皮帶機集中控制系統示意圖 系統簡介 7 2 主運輸皮帶集中控制系統 控制分站系統示意圖 功能概述 1 系統具有較高的安全性2 系統支持多臺PLC組成控制網絡 3 完善的信息處理功能 4 可變換不同的通訊方式 5 系統可以通過地面上位機對整個系統的運行進行監控 6 系統有自動 手動 檢修三種工作方式 7 2 主運輸皮帶集中控制系統 7 采用跑偏開關用于皮帶運輸跑偏監測和保護 成對使用 8 采用多種先進傳感器 使系統更高效穩定 9 完善的控制臺顯示 10 系統配置了擴音電話和語言報警器 11 數據通訊功能 12 對各個設備及必要傳感器的故障狀態實時報警 13 隨時查詢 打印實時趨勢以及任意時間段的歷史趨勢 7 2 主運輸皮帶集中控制系統 7 3 瓦斯監測系統 在井下采煤工作面 掘進工作面 主要巷道 機電硐室及等處設置各種傳感器 監測瓦斯 溫度 風速 負壓等各類環境參數 監測風門開關 風筒開關 各種機電設備開停等生產狀態參數及電壓 電流 功率 電度 饋電狀態等電力參數 當出現超限情況時 地面調度中心及現場均應有聲 光報警 通過遠程斷電器實現瓦斯風電閉鎖 瓦斯斷電 故障閉鎖及其它必要的控制 系統結構地面中心主站 井下分站 前端傳感器 分站之間通過現場總線 如CAN總線訊 通過專用網絡將數據傳到主站 7 3 瓦斯監測系統結構圖 八 建設綜合自動化系統的經濟效益 1 節省傳輸線路鋪設和維護費用 2 提高對設備的故障分析和判斷能力 減少停機事故 3 加強對輔助運輸的調度與管理 提高運輸能力 4 減少人工操作失誤 增強操作系