韓曉江

【摘 要】礦山電力綜合自動(dòng)化系統(tǒng)將井下電網(wǎng)保護(hù)、控制、監(jiān)視、測(cè)量、故障分析等功能集合在一起，減少停電時(shí)間、面積，使調(diào)度員根據(jù)監(jiān)視情況，煤礦電力網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化系統(tǒng)是當(dāng)前煤礦供電系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。通過(guò)實(shí)踐應(yīng)用，完全實(shí)現(xiàn)了井下電力參數(shù)測(cè)控的現(xiàn)代化，保證了井下電網(wǎng)的安全使用，同時(shí)為煤礦井下變電所的無(wú)人值守化打下了一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】礦井電力；綜合自動(dòng)化；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

21世紀(jì)煤礦開(kāi)采技術(shù)最為顯著的特點(diǎn)，是計(jì)算機(jī)技術(shù)的全面應(yīng)用和其功能的最大發(fā)揮，并將主宰礦山。計(jì)算機(jī)技術(shù)能夠使規(guī)劃、信息、控制和監(jiān)測(cè)等不同部門(mén)融為一體，從而使煤礦整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生根本性的變化。煤礦電力網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化系統(tǒng)是當(dāng)前煤礦供電系統(tǒng)的主要發(fā)展方向，井下電力設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)、監(jiān)控，對(duì)保證井下供配電設(shè)備正常運(yùn)行，確保供電系統(tǒng)安全意義重大。它將井下電網(wǎng)保護(hù)、控制、監(jiān)視、測(cè)量、故障分析等功能集合在一起，目的是提高供電可靠性和供電質(zhì)量，減少停電時(shí)間、面積，使調(diào)度員根據(jù)監(jiān)視情況，在地面控制中心通過(guò)遙控、遙調(diào)等實(shí)現(xiàn)明智、必要的操作。煤礦電力網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化系統(tǒng)是當(dāng)前煤礦供電系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。

1.我國(guó)煤礦自動(dòng)化的發(fā)展歷程

我國(guó)煤礦自動(dòng)化系統(tǒng)起源于20世紀(jì)60年代，當(dāng)時(shí)根據(jù)國(guó)家綜合部署，集合全國(guó)煤礦行業(yè)的電子、電控方面技術(shù)骨干，成立了一家煤礦行業(yè)唯一的專(zhuān)業(yè)自動(dòng)化研究所。

20世紀(jì)70年代，老式繼電器退休，取而代之的是晶體管和邏輯電路，這大幅度縮小了控制器體積，改善了控制功能，變得更加安全可靠。

1980年開(kāi)始，煤礦行業(yè)的科研單位不斷增多，我國(guó)自主開(kāi)發(fā)了KJ90、KJ95、KJ4/KJ2000與KJG2000等監(jiān)控系統(tǒng)，還借鑒引進(jìn)了美國(guó)、澳大利亞等先進(jìn)國(guó)家的先進(jìn)技術(shù)。至此煤礦的自動(dòng)化控制和檢測(cè)系統(tǒng)才真正應(yīng)用到實(shí)踐中。

1990年后，計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，形成了專(zhuān)用的獨(dú)立的監(jiān)控系統(tǒng)，以單片機(jī)為核心控制單元，內(nèi)部的信息輸入以模擬形式、FSK形式、基帶形式等簡(jiǎn)單的調(diào)制方式為主，傳輸電纜為礦用屏蔽電纜，傳輸速率在600～9 600bit/s之間。這些系統(tǒng)大部分還是獨(dú)立工作，很少有系統(tǒng)間信息的交換，每個(gè)系統(tǒng)的維護(hù)使用部門(mén)也不都一樣。

進(jìn)入21世紀(jì)后，以工業(yè)以太網(wǎng)為代表的信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅速發(fā)展，煤礦各個(gè)專(zhuān)用的獨(dú)立監(jiān)控系統(tǒng)間的信息可以通過(guò)高速信息網(wǎng)實(shí)現(xiàn)快速的傳輸，兩兩之間的傳輸逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榭偩€(xiàn)傳輸方式，比如CAN總線(xiàn)、RS485、RS232等，并被廣泛應(yīng)用。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，煤礦的絕大部分礦井實(shí)現(xiàn)了煤礦生產(chǎn)、煤礦安全、礦用電力等監(jiān)控系統(tǒng)，并通過(guò)高速監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)整合形成綜合的監(jiān)控系統(tǒng)，由局部生產(chǎn)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化系統(tǒng)邁向礦井綜合自動(dòng)化的新方向。

2.自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

2.1子系統(tǒng)的接入

在硬件方面，采用三種方式：直接與子系統(tǒng)PLC控制器聯(lián)接；直接與子系統(tǒng)控制器聯(lián)接；與子系統(tǒng)控制主機(jī)聯(lián)接。在軟件方面：OPC協(xié)議接入方式；WEB接入方式；MODBUS協(xié)接入方式；PROFIBUS協(xié)議接入方式。

2.2建成系統(tǒng)情況

控制器和設(shè)備監(jiān)控站所采集信息的實(shí)時(shí)傳送；選用2臺(tái)主備冗余的服務(wù)器作為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集服務(wù)器，將采集到的實(shí)時(shí)信息儲(chǔ)存到實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，同時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)器可將重要的數(shù)據(jù)記錄實(shí)時(shí)的發(fā)布；自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)通過(guò)網(wǎng)御安全“隔離”網(wǎng)閘設(shè)備和應(yīng)用安全策略，在保證安全的前提下與企業(yè)信息管理網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了互聯(lián)。

整個(gè)系統(tǒng)采用框架體系，環(huán)網(wǎng)交換機(jī)采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)接口，各個(gè)子系統(tǒng)可以動(dòng)態(tài)加載到整個(gè)集成平臺(tái)；各個(gè)系統(tǒng)間通過(guò)環(huán)網(wǎng)平臺(tái)可完成信息的交換，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)和信息的共享；完全解決了子系統(tǒng)間由于相互獨(dú)立所造成的信息孤島，達(dá)到了信息的全方位共享和融合。

綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的建成，在礦井調(diào)度中心實(shí)現(xiàn)了對(duì)礦井綜采工作面、順槽膠帶、主運(yùn)輸系統(tǒng)、鍋爐房集控系統(tǒng)、輔助運(yùn)輸系統(tǒng)、通風(fēng)機(jī)房、井下主變電所、井下主排水泵房、污水處理、洗煤廠(chǎng)系統(tǒng)等系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控，部分子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值守。調(diào)度人員和領(lǐng)導(dǎo)能夠在調(diào)度室直觀(guān)、快捷的了解生產(chǎn)一線(xiàn)情況，掌握重要設(shè)備的實(shí)時(shí)工況；同時(shí)能夠在辦公室企業(yè)網(wǎng)絡(luò)調(diào)出工業(yè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，隨時(shí)掌握生產(chǎn)動(dòng)態(tài)。通過(guò)對(duì)大量數(shù)據(jù)的采集、分析、挖掘、加工和處理，實(shí)現(xiàn)了管理人員對(duì)礦井生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)綜合分析和管理。環(huán)型以太網(wǎng)的建立，使得技術(shù)人員方便的利用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)維護(hù)，極大提高了技術(shù)人員對(duì)各子系統(tǒng)的遠(yuǎn)程維護(hù)水平。

3.實(shí)施全礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)需注意的問(wèn)題

（1）網(wǎng)絡(luò)的選擇。中小型礦井或自動(dòng)化水平不高的礦井，可以選擇基于工業(yè)總線(xiàn)的全礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，該系統(tǒng)價(jià)格低，系統(tǒng)可靠，不足之處是開(kāi)放性稍差，無(wú)法三網(wǎng)合一；大型礦井或自動(dòng)化水平達(dá)到較高程度的礦井，可以選用1000M工業(yè)以太網(wǎng)的全礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，價(jià)格適中，發(fā)展空間大，可以實(shí)施三網(wǎng)合一，是現(xiàn)在很多礦井的首選方案。

（2）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的選擇。全礦井自動(dòng)化的組網(wǎng)方式可以是星形、環(huán)形、雙環(huán)冗余等，不同組網(wǎng)方式其功能和可靠性都不一樣，可適用于不同規(guī)模的礦井。其中星形網(wǎng)絡(luò)一般不具有冗余功能，可以適用于分支系統(tǒng)；環(huán)形網(wǎng)絡(luò)具有冗余功能，可靠性很高，得到業(yè)界的廣泛采用；雙環(huán)冗型可靠性不高，不太適合綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。

（3）全礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是一個(gè)集技術(shù)、管理、經(jīng)濟(jì)于一體的復(fù)雜而龐大的系統(tǒng)工程。因此，在實(shí)施全礦井綜合自動(dòng)化之前，要做好詳實(shí)全面的整體性設(shè)計(jì)與規(guī)劃，不僅要采用先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)，更要選用具有先進(jìn)理念和管理才能的領(lǐng)導(dǎo)人員，統(tǒng)一指揮規(guī)劃，按設(shè)計(jì)要求實(shí)施好每一步，盡量避免重復(fù)投資現(xiàn)象，節(jié)省人力和財(cái)力。

（4）全礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是一個(gè)整體，它的運(yùn)行需要堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)（可靠的底層設(shè)備自動(dòng)化）和完善的子系統(tǒng)建設(shè)，必須做到部分與整體共發(fā)展，最大限度地發(fā)揮其作用。目前存在的問(wèn)題之一是有的礦井對(duì)底層設(shè)備自動(dòng)化重視程度不夠，需要增強(qiáng)建設(shè)。同時(shí)注意整體和局部的優(yōu)化關(guān)系，局部應(yīng)服從全局。

（5）注意自動(dòng)化系統(tǒng)中的軟件建設(shè)。軟件好壞的選擇可以影響到自動(dòng)化系統(tǒng)的正常實(shí)施。綜合自動(dòng)化信息的集成與加工，都需要軟件的支持。系統(tǒng)軟件采用組態(tài)化設(shè)計(jì)，將礦井環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)、各生產(chǎn)環(huán)節(jié)自動(dòng)控制子系統(tǒng)以及系統(tǒng)自身完全整合。

4.結(jié)語(yǔ)

煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)，形成了統(tǒng)一的傳輸網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)和統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)，建立了一個(gè)具有安全運(yùn)行、數(shù)據(jù)可靠、可擴(kuò)展軟件架構(gòu)的生產(chǎn)管理平臺(tái)，是整個(gè)礦井?dāng)?shù)字化、信息化建設(shè)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)整合、過(guò)程控制、數(shù)據(jù)發(fā)布的關(guān)鍵層。為實(shí)現(xiàn)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)和管理信息網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)無(wú)縫連接，提供了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)發(fā)布平臺(tái)，為實(shí)現(xiàn)企業(yè)的智能決策管理打下基礎(chǔ)，提高了企業(yè)的管理水平和競(jìng)爭(zhēng)能力。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

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