高产高效自动化工作面的信息化建设

高产高效自动化工作面的信息化建设
作者：张海坡
来源：《中国新技术新产品》2014年第19期
摘要：本文简述了高产高效自动化综采工作面的信息化系统，介绍了其构成和功能，以及井下主控计算机的配置要求。

关健词：信息化；实时监测；调度指挥
中图分类号：C931 文献标识码：A
前言
为了适应当前信息化、自动化、智能化矿山的发展需要，提高煤矿职工安全指数，降低职工劳动强度，使煤矿综采工作面满足高产高效现代化矿井自动化和信息化的需要，开滦集团钱家营矿业分公司在2074E工作面引进了ZY9200/27/58D高端电液控支架119架、
ZY9200/25/52D电液控过渡支架6架、MG750/1900-GWD采煤机1台、DSJ120/140/3*200皮带机1部、SGZ960/1400刮板运输机1部、SZZ800/2*200转载机1部、PCM160破碎机1部、BRW400/31.5K智能乳化液泵3台、自动配液系统1套、软化水处理系统1套、皮带机和刮板机自动控制系统3套、电液控制系统1套、视频系统1套、数据集成系统1套。

经过近一个月的调试、改进、应用，达到了日产8000吨以上的预期目标，实现了设备的自动化控制和地面调度室实时监测，并实现了对相关数据进行存储。

通过登录矿井内网可实时查看工作面现场生产信息，实现了信息共享，方便了调度指挥中心和各级领导的调度指挥功能，能够及时发现故障隐患，做出应急反应，提高了开机率。

1 高产高效自动化综采工作面的信息化系统简介
综采工作面信息化系统是将综采工作面的采煤机、电液控支架、刮板运输机、泵站、顺槽胶带机的控制系统及供电系统通过通讯网络进行数据交互，实现在顺槽主控计算机和地面调度室中心计算机对综采工作面设备的远程监视、监控以及各种数据的实时显示，为各级管理人员提供实时的井下工作面生产及安全信息，方便调度应急指挥，增强时效性，减少响应时间。

通过本系统的实施，实现了对工作面设备运行工况信息的连续在线实时监视、监测、记录，如图1所示。

2 高产高效自动化综采工作面的信息化系统构成
2.1顺槽层：由一台支架电控主机、一台工作面集成系统主机、一台网络交换机、一个稳压电源箱、电池箱组成。

2.2传输层：由矿用光缆、交换机组成。

2.3地面调度层：由调度指挥中心的服务器、幻灯机、打印机等组成。

3 高产高效自动化综采工作面的信息化系统实现的功能
3.1顺槽层完成的主要功能
（1）工作面支架电液控主机负责采集、显示、存储工作面液压支架的工况信息，监测采煤机位置，可修改支架控制器程序和参数，并能上传、下载数据，并进行通讯故障诊断；
（2）工作面集成系统主机负责采集、显示、存储和监测工作面其它设备（采煤机、刮板运输机、负荷中心、泵站）的现场工况数据；
（3）实现井下主控计算机与矿井自动化环网通信，将工作面现场的数据上传到地面调度室。

3.2传输层完成的主要功能
（1）通过工作面交换机将信息流并入矿井自动化环网；
（2）通过地面服务器进行解码，在地面中心计算机上显示；必要时并可进行数据交互，达到对设备远程操控。

3.3地面调度层完成的主要功能
（1）将液压支架数据传输给矿井的矿压监测软件平台进行分析，得出整个工作面随工作面推进度变化的矿压分布情况等多种信息，并进行预测预报；
（2）通过网络发布，实现各级领导登录矿井自动化平台，查询工作面的实时在线数据和历史记录等，便于对工作面的安全管理。

4 井下主控计算机的配置要求
防爆类型：矿用隔爆兼本质安全型；
处理器：AtomN270；
主频：1.6GHz；
Windows操作系统；
内存：1GB；
硬盘：128G；
显示器尺寸：17”；
接口：CAN、RS232、电流环、RS485 /422、光纤、Ethernet 10/100 Base T、USB2.0；
数量：2 台/工作面。

5 各级通讯设备的连接方式
5.1工作面支架电控主机与工作面电液控制系统通过屏蔽的两芯通讯线采用CAN通讯方式相连接。

5.2 工作面集成系统主机与采煤机、刮板输送机控制开关通过屏蔽的两芯通讯线采用
RS485通讯方式与交换机的485接口相连接，集成系统主机通过安装交换机的通讯配置软件进行485虚拟串口配置，通过设置的虚拟IP地址与采煤机、刮板输送机控制开关进行通讯，从而实现数据采集。

5.3工作面集成系统主机与KTC130集控系统通过交换机的网线接口相连接，KTC130集控系统DP通讯线与泵站控制开关、皮带机控制开关、转载机控制开关进行通讯控制，主机通过访问KTC130集控系统的IP地址从而实现数据采集。

5.4 注意485+、485-、CAN+、CAN-接线不能接反，否则无法通讯，屏蔽线必须接地，以屏蔽外界干扰，如图2所示。

6高产高效工作面的组态软件图形建立与IO连接
6.1组态界面的建立
（1）主控界面：主控界面以及各设备监控界面均由页眉控制菜单部分、设备监控部分、任务栏部分三个部分组成，其中页眉控制菜单部分和任务栏部分在各监控界面中保持不变。

显示2074工作面主要设备的工况信息，包括采煤机位置，采煤机、刮板机、转载机、皮带机开关的电流、电压值，泵站运行显示，故障信息等，如图3所示。

（2）泵站界面：显示泵组的工/变频状态，工/变频累计时间，泵站的出口压力，乳化液浓度，泵站的油温、油压、蓄能器压力、油位，乳化液箱的液位，乳化油箱的油位等，如图4所示。

（3）3300V配电界面：显示采煤机、刮板输送机的3300V组合开关的工作状态、电流、电压值、连接设备、开关故障信息，如图5所示。

（4）电液控支架界面：显示电液控支架的实时运行状态、每组支架的立柱压力、推移行程、煤机位置、工作面的产量、推进度等，如图6所示。

6.2组态软件的IO点连接
通过组态软件的IO点连接实现组态画面的实时动态显示。

（1）建立所控设备的相关变量。

（2）在组态软件的设备项添加com口。

（3）在画面建立动画连接。

（4）设置报警配置、历史数据记录、网络配置、web发布等相关功能。

6.3 OPC发布
组态王具有网络OPC功能，组态王与组态王之间可以通过网络以OPC方式进行通讯，同样其他OPCclient/OPCserver也可以通过网络与组态王之间以OPC方式进行通讯。

组态王的安装程序里提供了一个网络OPC配置工具（路径：Value Pack->工具->网络opc 配置工具），在使用网络OPC模式前，需要配置充当OPC服务器的机器，即是指对dcomcnfg 程序进行配置，以前我们需要手动进入dcomcnfg程序进行配置，现在我们只需使用DCOM配置工具对系统进行自动配置，实现手动配置的效果。

但目前测试的结果是有的机器用这个配置工具配置完成后可以实现OPC通讯，有的机器配置后还是不能实现OPC通讯，如果出现不能通讯的情况，请手动配置DCOM。

7视频监视系统
该工作面设8个视频采集点，采用的是模拟摄像仪，分别为面溜下机头、转载机头、下运皮带储带仓、下运皮带机头、运斜皮带储带仓、运斜皮带机头、三中小井下口、集控室，上述视频监视画面同步上传至地面调度室，实现了集控室及远程实时顺煤流监视功能，并通过网络硬盘对视频信息进行实时存储，方便了事故的分析与解决，如图7所示。

结语
目前钱家营矿的高产高效工作面信息化建设达到了设计要求，现场数据稳定、时效性强、方便查询，满足了调度指挥功能，是现代化矿井信息化发展的趋势。

在矿山开采、矿压监测、
供电系统监测、设备良性循环等方面提供了大量的数据信息、积累了很多经验，现场职工的操作更透明，大大缩短了事故时间，提高了设备的开机率和工作效率，对员工的安全指数和幸福指数都有很大改善，真正满足了综采工作面高产高效的要求，实现了预期的目标，为其它工作面和其它矿井积累了经验。

参考文献
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[2] 瞿坦.数据通讯及网络基础[M].武汉：华中理工大学出版社，1996.
[3] 唐济扬.基于现场总线技术的先进控制系统[J].制造业自动化，2000（07）：31-35.
[4] 孙方，杨跃军，马琳，严明林.综采工作面信息化系统的应用[J].中国设备工程，2012 （02）.。