礦井自動(dòng)化控制系統(tǒng)

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礦井自動(dòng)化控制系統(tǒng)

自動(dòng)控制是指在沒(méi)有人的直接參預(yù)下，利用控制裝置，控制

受控對(duì)象，使被控量按給定規(guī)律運(yùn)行。它是一門(mén)介于許多科學(xué)之間

的綜合運(yùn)用科學(xué)，如物理學(xué)、數(shù)學(xué)、力學(xué)、電子學(xué)、生物學(xué)等是該

科學(xué)的重要基礎(chǔ)。

一自動(dòng)化控制的實(shí)現(xiàn)

自動(dòng)控制是運(yùn)用自動(dòng)化儀表或者裝置代替人工自動(dòng)地對(duì)設(shè)備或者過(guò)程

進(jìn)行控制，使之達(dá)到預(yù)期的狀態(tài)或者性能。工業(yè)上常規(guī)單回路反饋控

制系統(tǒng)由控制對(duì)象和控制器兩部份組成。其實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：

1、控制對(duì)象：即被控制的設(shè)備或者過(guò)程。控制對(duì)象的本質(zhì)在于被控制

的參數(shù)（變量或者狀態(tài)）及被控參數(shù)的數(shù)學(xué)模型。一個(gè)設(shè)備或者過(guò)程可

就不同的控制參數(shù)構(gòu)成不同的控制系統(tǒng)。

2、控制器：即起控制作用的自動(dòng)化儀表或者裝置，包括自動(dòng)檢測(cè)儀

表、調(diào)節(jié)器或者計(jì)算裝置，執(zhí)行器。

二礦井自動(dòng)化控制系統(tǒng)的組成及系統(tǒng)覆蓋范圍

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礦井自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要由礦井安全與生產(chǎn)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)、

信息管理系統(tǒng)、調(diào)度通信系統(tǒng)等部份組成。

1、礦井調(diào)度監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的功能

系統(tǒng)為實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具備有完善的生產(chǎn)監(jiān)控管理功能，對(duì)

全礦個(gè)各主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)及相關(guān)的輔助環(huán)節(jié)的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)

采集、傳輸、處理、顯示、記錄、打印，對(duì)生產(chǎn)傳輸系統(tǒng)、井下變

電所、排水系統(tǒng)和扇風(fēng)機(jī)等設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程集中監(jiān)控，同時(shí)配合工業(yè)

電視系統(tǒng)進(jìn)行安全圖象監(jiān)視，以確保人員及設(shè)備的安全，全面提高

礦井的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

系統(tǒng)功能如下：

(1)、數(shù)據(jù)采集和過(guò)程控制；

(2)、順序控制；

(3)、報(bào)警事件處理和操作記錄；

(4)、實(shí)時(shí)過(guò)程數(shù)據(jù)，圖形或者數(shù)據(jù)方式顯示；

(5)、過(guò)程變量趨勢(shì)顯示；

(6)、生產(chǎn)過(guò)程模型圖及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)更新；

(7)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理。

調(diào)度監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)實(shí)施后，調(diào)度可在調(diào)度室終端上監(jiān)視礦井生產(chǎn)過(guò)

程，完成對(duì)全礦井生產(chǎn)及相關(guān)環(huán)節(jié)的“遙測(cè)、遙信和遙控”，實(shí)現(xiàn)礦

井的綜合自動(dòng)化。

(1)實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)檢測(cè)

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各監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集生產(chǎn)工況參數(shù)，可以采用圖形、報(bào)表的形

式顯示系統(tǒng)的實(shí)時(shí)工況及目前產(chǎn)量、倉(cāng)儲(chǔ)等。

(2)實(shí)時(shí)過(guò)程控制

分析采集的參數(shù)，各系統(tǒng)自動(dòng)完成過(guò)程控制，或者由調(diào)度員

操作控制。

(3)歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)

以上生產(chǎn)實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)均可存貯與生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)

中，可實(shí)現(xiàn)歷史回顯、歷史趨勢(shì)分析，及直方圖，餅圖等進(jìn)行綜合

分析。

(4)設(shè)備故障及摹擬量超限報(bào)警

當(dāng)設(shè)備故障或者摹擬量超限使，生產(chǎn)檢測(cè)及管理網(wǎng)絡(luò)同步顯

示故障設(shè)備名稱(chēng)，并可實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音報(bào)警、實(shí)時(shí)打印故障功能。服務(wù)器

將該故障信息存入故障信息數(shù)據(jù)庫(kù)，供以后統(tǒng)計(jì)分析。

(5)生產(chǎn)實(shí)時(shí)畫(huà)面檢測(cè)

工業(yè)電視信號(hào)可接入監(jiān)測(cè)終端，當(dāng)浮現(xiàn)異常(故障、違章、

檢修)時(shí)，可將此畫(huà)面截取，轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式存儲(chǔ)，并可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)

上傳給公司領(lǐng)導(dǎo)。

(6)優(yōu)化生產(chǎn)計(jì)劃

在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中建立了綜合歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，定時(shí)將生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)

等數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，制作計(jì)劃、生產(chǎn)完成情況的趨勢(shì)分析圖形，

為今后的生產(chǎn)計(jì)劃提供參數(shù)；根據(jù)外運(yùn)下達(dá)計(jì)劃和設(shè)備實(shí)際狀態(tài)、

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倉(cāng)儲(chǔ)煤量，合理安排生產(chǎn)計(jì)劃、設(shè)備維修計(jì)劃，以最大限度的減少

對(duì)生產(chǎn)外運(yùn)的影響。

2調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)的三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

根據(jù)現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)理論和補(bǔ)連塔礦調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)的要求，我們選美

國(guó)Gockwell先進(jìn)的工業(yè)控制產(chǎn)品，設(shè)計(jì)構(gòu)建了先進(jìn)、全面、可靠的

工業(yè)調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)。

調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)采用三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如下圖所示。

(Etnomet)

ms

fiSQ

(ControlNetvw)

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三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意身

3礦井自動(dòng)化系統(tǒng)的通訊模式。

礦井生產(chǎn)系統(tǒng)ControlNet主干采用光纖傳導(dǎo)模式，通過(guò)62.5um光

纜連接，包括調(diào)度室、井口配電室、主井二部皮帶配電室、集運(yùn)皮

帶配電室、三采區(qū)配電室、加壓泵房和南風(fēng)井通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)，其他

包括倉(cāng)上配電室、一采區(qū)變電所及排水泵房監(jiān)控系統(tǒng)用75C同軸電

纜與井口變電所監(jiān)控系統(tǒng)連接，構(gòu)成整個(gè)控制層網(wǎng)絡(luò)，其余如

ZBK-X皮帶監(jiān)控系統(tǒng)用軟件編程實(shí)現(xiàn)第三方通訊就近接入網(wǎng)絡(luò)，順

槽皮帶CST系統(tǒng)經(jīng)DH+接入三采區(qū)變電所網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展。

4礦井綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)覆蓋范圍

自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)涉及了礦井所有生產(chǎn)及生產(chǎn)相關(guān)的環(huán)節(jié)，包括：

(1)、皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)集中監(jiān)控；

(2)、井口變電所三遙；

(3)、礦井排水系統(tǒng)三遙；

(4)、礦井加壓供水系統(tǒng)三遙；

(5)、井下變電所三遙；

⑹、礦井通風(fēng)機(jī)三遙；

(7)、順槽皮帶監(jiān)控監(jiān)測(cè)。

三礦井綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)的功能

在統(tǒng)一的技術(shù)環(huán)境下，各種各樣不同的技術(shù)可以在一個(gè)用戶接口

下，接成在一個(gè)有全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)的總體平臺(tái)中，這樣系統(tǒng)之間的接口

費(fèi)用大大降低，備品備件的品種和數(shù)量也大大減少，同時(shí)技術(shù)人員

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可以在一個(gè)平臺(tái)下對(duì)所有應(yīng)用進(jìn)行組態(tài)、編程和監(jiān)控，也可以大大

提高監(jiān)控水平，減少非計(jì)劃停車(chē)時(shí)間。也是由于應(yīng)用一個(gè)組態(tài)平

臺(tái)，培訓(xùn)和工程變得簡(jiǎn)單，費(fèi)用也大大降低。

以及時(shí)、穩(wěn)定、可靠的通訊系統(tǒng)為橋梁，包括綜采和連菜的運(yùn)輸

系統(tǒng)，補(bǔ)連塔礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)涵蓋了生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，皮帶運(yùn)

輸控制保護(hù)系統(tǒng)、礦井電力三遙、扇風(fēng)機(jī)三遙系統(tǒng)、井下排水三謠

系統(tǒng)全部納入自動(dòng)控制系統(tǒng)之中，實(shí)現(xiàn)了閉鎖和連續(xù)控制，在調(diào)度

室進(jìn)行集中控制，指揮全礦生產(chǎn)。

綜合自動(dòng)化系統(tǒng)采用先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備來(lái)保證整個(gè)系統(tǒng)安全可靠

正常地運(yùn)行，提高運(yùn)行管理和維護(hù)的水平，降低運(yùn)行管理費(fèi)用，減

輕工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高各種信息的傳輸及分析能力。

四自動(dòng)化控制設(shè)備的維護(hù)

1、控制網(wǎng)上的1786RPA和1786RPFM模塊的作用和故障判斷

(1)1786RPA模塊PRA是ControlNet網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上銅纜轉(zhuǎn)光纖的

銅纜接頭部份，這個(gè)模塊的24V工作電壓從最下方的接線壁上接入,

如果這個(gè)模塊沒(méi)有工作電壓，將造成從此節(jié)點(diǎn)以下的控制網(wǎng)絡(luò)中斷,

如下圖所示：

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1模78堀RPA

(2)、1786RPFM

RPFM是ControlNet網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上銅纜轉(zhuǎn)光纖的光纖接頭部份，它必

須和RPA配套使用，這個(gè)模塊上一共可以接兩路光纖，每路光

纖的接受線在RPFM上都有對(duì)應(yīng)的小燈指示，當(dāng)上一級(jí)RPFM上有信

號(hào)發(fā)送時(shí)，小燈應(yīng)該常亮，如下圖(a)所示

RPA和RPFM連接后，如下圖(b)所示。

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(a)1786RPFM模塊

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(b)RPA與PRFM的連接

21756DNB模塊診斷設(shè)備故障

如下圖所示，在1756DNB模塊上方看見(jiàn)一個(gè)數(shù)字顯示屏，這個(gè)

顯示屏對(duì)設(shè)備網(wǎng)故障的診斷和排除非常重要。顯示屏里只會(huì)浮現(xiàn)()-

99和OK(RUN)這幾種字符，下面說(shuō)明在顯示屏里顯示的數(shù)字的含

義：

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P63：設(shè)備網(wǎng)上的站號(hào)，。普通就是DNB模塊自己，如果顯示屏上

是。和OK(RUN)交替閃爍的話，說(shuō)明整個(gè)設(shè)備網(wǎng)一切正常。

其它的1-63表示這個(gè)設(shè)備網(wǎng)上的其它設(shè)備。

70-99：設(shè)備網(wǎng)上的故障代碼，普通在浮現(xiàn)故障代碼之后隨后會(huì)浮現(xiàn)

故障設(shè)備的站號(hào)，舉例來(lái)說(shuō)，數(shù)字78表示“在DNB模塊掃描列表中

的設(shè)備無(wú)法找到

所以說(shuō)，如果在AND模塊上浮現(xiàn)78,1這兩個(gè)數(shù)字交替閃爍的話，

表示AND無(wú)法找到1#節(jié)點(diǎn)的設(shè)備，這個(gè)時(shí)后就需要查看是否是因?yàn)?/p>

1#節(jié)點(diǎn)的設(shè)備沒(méi)有工作電源或者控制網(wǎng)通訊線接觸不好引起的這個(gè)

故障。

1756DNB模塊

下面表列出最常見(jiàn)的幾個(gè)設(shè)備網(wǎng)故障代碼。

設(shè)備網(wǎng)故障

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故障故障描述建議

碼

70DNB模塊正在自正常

72檢設(shè)備住手通復(fù)位設(shè)備

73訊更換設(shè)備

DNB要掃描的設(shè)備和實(shí)

rc

75際設(shè)備不匹配DNB需要重新配置

DNB中沒(méi)有掃描列表（剛出廠

7/77____

的DNB多是如此）重新修改PLC程序

設(shè)備返回的數(shù)據(jù)與DNB中預(yù)留

7X

的空間不匹配確保設(shè)備與DNB的連

DNB無(wú)法找到設(shè)備）接正常，同時(shí)檢查設(shè)

備的工作電是否正常

8()

將處理器切換到運(yùn)行位

掛起（沒(méi)有激活）

81DNB置

91復(fù)位DNB或者更換DNB

DNB有嚴(yán)重故障確保設(shè)備網(wǎng)的物理連接

92DNB檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)上通是否正常

訊錯(cuò)誤檢查通訊線上的紅黑兩

DNB檢測(cè)到設(shè)備網(wǎng)上沒(méi)線上是否有24V直流電

壓

3、1794ADN及17941M8、1794OW8模塊診斷設(shè)備故障。

如下圖，1794ADN是分布式遠(yuǎn)程IO系列中設(shè)備網(wǎng)適配器模

塊。

為了減少布線時(shí)間和提高PLC機(jī)柜內(nèi)的整潔，我們使用了分

布式遠(yuǎn)程IO控制模塊（FLEX）,這些模塊和1794ADN通過(guò)設(shè)備網(wǎng)通

訊線和PLC柜相連，大大提高了電裝時(shí)的工作效率。

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1794ADN模塊

1-AB圖標(biāo)2-指示燈3-網(wǎng)線接法4-設(shè)備模塊插頭5-站號(hào)

6-電源正極

7-電源負(fù)極8-1/0

作為設(shè)備網(wǎng)適配器，有了它這些遠(yuǎn)程10控制模塊才干作為設(shè)備

網(wǎng)的一份子。它的任務(wù)只是管理采集與它直接相連的輸入模塊

1794IM8(8點(diǎn)輸入模塊)的信息和間接控制1794OW8(8點(diǎn)輸出模

塊)，真正的控制與監(jiān)視權(quán)還是在ControILogix(PLC5)手中，或者

說(shuō)ControILogix(PLC5)是通過(guò)DNB(SDN),DNB(SDN)再通過(guò)AND,

AND通過(guò)OW8和IM8來(lái)實(shí)現(xiàn)ControILogix(PLC5)對(duì)分布式遠(yuǎn)程IO的

控制。

如圖在AND的2處有三個(gè)小燈，從左到右分別是:

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Mod/NETStatus:模塊/網(wǎng)絡(luò)指示，正常應(yīng)該常綠。當(dāng)它未并入

設(shè)備網(wǎng)時(shí)該燈綠色閃爍，模塊有故障時(shí)該燈為紅色。

IOStatus:IO模塊燈，正常應(yīng)該常綠。當(dāng)AND內(nèi)所配置好的