煤矿自动化无人值守系统设计研究与应用效果范文.docx

煤矿自动化无人值守系统设计研究与应用效果范文煤矿自动化无人值守系统设计研究与应用效果范文随着煤矿内部市场化的深入开展以及精益管理思想在矿井运营管理中的深入贯彻，矿井生产管理对管理信息化及管控一体化平台应用功能的要求日益提高，需要对唐安煤矿自动化系统进行完善及改造。在管控一体化思想的指导下，结合工业自动化技术、信息化技术、移动和固定网络通信技术等一系列现代化手段，实现生产过程自动控制和监测。推进现代化煤矿的高安全、高效率、高效益运营，保证人员以及设备的安全，提高生产效率，降低能源消耗和运营成本，改善劳动环境和劳动条件，提升企业人员素质，向少人矿山、无人矿山迈进。1煤矿自动化无人值守系统(1)井下排水无人值守系统井下排水无人值守系统主要由现场仪表以及被控设备、监控设备、通信网络、监控中心4层结构组成。地面监控站设置在集中控制中心，采用双机热备模式，通过工作站对井下泵房相关设备进行集控和监视。通信网络采用环网平台，监控主站可以通过以太网接口连接环网平台与监控中心设备互联互通。整个泵房安装1台本安触摸屏用于井下整体集控，在满足了排水系统可靠性的基础上具备井下集控功能，方便井下统一操作。PLC控制柜作为井下控制部分的核心单元,完成信息采集处理、逻辑运命令控制以及信息交互，并采集每台泵运行参数。系统监测需要的信号经传感器检测，送入相应的信号变送器转换成标准的420mA电流信号，由变送器送入控制器配置的I/O模块，实现对原始一次信号的采集，实现对所监测信号的采集与传输。现场仪表测量管路流量、水仓液位、每台泵的电机轴承温度、水泵轴承温度、负压、正压、电压、电流等；被控设备包括水泵、闸阀、球阀等，控制包括闸阀的开关、水泵启停、球阀的开关。信号采集包括电动闸阀的开关限位与开度、电机运行反馈、高压开关运行参数、球阀的工作状态与开关限位。（2）主通风机无人值守系统主通风机无人值守系统采用集中分布式结构，以PLC集中控制站为核心，采集现场设备及传感器信号，实现逻辑控制并上传监控软件。该系统由软件监控层、PLC控制层和现场设备层3层结构组成，系统架构如图2所示。图2主通风机无人值守系统架构图监控软件通过以太网接口与PLC集控站交互，采集现场数据，具有动态显示、趋势显示、报警记录、报表查询等功能。控制柜选用矿用一般型控制柜，以西门子1200系列PLC为核心器件，配备I/O接口、485通信接口、触摸屏等，实现数据采集与逻辑控制，并通过以太网接口与其他设备及系统交互。其中触摸屏选用彩色屏，通过以太网接口传输，实现现场数据查看与操作。现场传感器包含负压、风速、温度、振动传感器等，分别检测风筒静压与差压、风筒气体流速、电机温度、风机风筒轴向振动等参数。（3）压风机无人值守系统压风机无人值守系统采用集中分布式结构，以PLC集中控制站为核心，采集现场设备及传感器信号，实现逻辑控制并上传监控软件。该系统由软件监控层、PLC控制层和现场设备层3层结构组成，系统架构如图3所示。图3压风机接入PLC主控柜，压风机数据直接与PLC数据进行交换；上位机软件系统则集中进行压风机房设备运行指标的集中展示，并具备远程控制功能。上位机对系统数据进行存储及分析，最终将系统相关数据以OPC的方式进行发布，供其他第三方系统使用。在集中控制室，采用工控机和组态软件实现对压风机的集中控制、工况显示，以及历史记录查询、故障报警等。集中控制柜以西门子ST300系列PLC为核心器件，配备I/O接口、485通信接口、触摸屏等，实现数据采集与逻辑控制，并通过以太网接口与其他设备及系统交互。现场配备温度、压力传感器及电动排污阀。（4）变电所无人值守系统变电所无人值守系统用来监控煤矿井下各级变电所内的高爆开关、馈电开关以及照明综保等供电设备，实现地面调度监控中心对变电所高低压开关的遥测、遥控、遥信、遥调、遥视和故障录波等功能。同时建立用电计量考核系统，使管理者实时掌握全矿电能消耗，为节能降耗提供科学指导方案。该系统架构如图4所示。变电所无人值守系统采用分层分布式结构，主要分为4个层次：设备层（即综合保护层）、变电层（即变电所内的当地监控和自动化设备井下隔爆兼本安型电力监控分站）、通信平台层、地面监控层。设备层主要完成数据采集、计算、保护和控制执行，并通过通信网络接入变电所的隔爆兼本安型电力监控分站。电力监控分站一方面完成数据转发，另一方面实现变电所录波存储和当地监控，并通过工业以太网完成与监控主站的通信。通信平台是由防爆交换机光端设备构成的工业以太环网。监控主站是一套供电系统专业版电力组态系统，可按照供电系统的规范，对供电系统进行监测、控制、统计和分析。2自动化控制中心建设自动化控制中心基于云桌面进行建设。传统方式建设需投资大量工控机，此类方式存在投资大、管理成本高、安全性低等特点。随着自动化系统软件的不断增加、更新，控制中心有效利用面积也会逐步减少。基于云桌面建设的自动化控制中心主要包含服务器、云桌面系统、云终端等，具有高容量、高可用、低运营成本等特点,同时配备交换机、硬盘录像机、显示大屏、上位机软件等，具备完善的数据、报表、时间、报警以及工艺流程展示功能。3应用效果采用传统人工值守方式的变电所、压风机室、排水泵房，每班各需要1人，主通风机每班需要2人，每天固定地点为3个班，岗位定员系数为1.5,实际需要22.5人/d；建成固定地点无人值守系统后，只需配备自动化控制中心值班人员6人，自动化集中控制、无人值守系统满足了煤矿安全生产的需求，实现了自动化减人的目标，提高了智能化程度，助力煤矿安全、高效生产。