煤矿自动化控制系统

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主、副井提升自动控制系统
一、系统概述：
矿井提升机常被人们称为矿山的咽喉，是矿山最重要的关键设备，是地下矿井与外界的唯一通道，肩负着提升煤炭、矿石、下放材料、升降人员和设备等的重要运输责任，其电控技术的发展对促进矿井生产效率的提高和安全作业，无疑具有极其重大的影响。

近年来，随着我国经济的快速发展和对矿山资源需求的高速增长，对矿山生产技术提出了越来越高的要求。

因此为使用现代化信
息技术，充分发挥煤矿管理信息网络和各生产控制系统应有的功效，实现监管控一体化的理想格局，并达到减员增效的目的；我公司特为现矿井提升机配置新型工业监控系统，组成原煤生产运输的集中监控系统，由地面计算机统一管理，对主副井提升电控系统进行自动化控制。

二、系统功能原理图：
（主井定量装载提升系统图）（副井操车提升系统图）
（定量装载流程图）
（箕斗提升及卸载流程图）
（箕斗定量装载上位机主画面图）
三、系统功能：
我国目前正在服务的矿井提升机的电控系统主要有以下四种方案：交直交变频调速系统、转子电路串电阻的交流调速系统、直流发电机与直流电动机组成的GM直流调速系统和晶闸管整流装置供电的V-M直流调速系统。

公司本系统以安全、可靠、高效、经济为出发点，以可靠性原则为依据，使系统不仅适用于煤矿井下有瓦斯，煤尘爆炸危险的恶劣环境，也适用于地面恶劣环境，而且它可完成提升行程的测量和设定；本系统实现了对提升过程的程序控制，精度高，甚至可以取消爬行段；实现了速度、电流以及矢量的数字交换等，对提升机进行闭环调节；实现行程、速度等重要参数及提升状态的监视；具有良好的控制监视系统；实现了显示、记录和打印等有关数据的全部自动化，并能和全矿井监控系统联网运行。

在配备一至二名巡检员之后，各点无需再配备专门人员，所有监控均由集控室来操作完成。

因此该系统明显降低了设备故障率、简化了操作、减轻了工人劳动强度、提高了生产运行的安全可靠性、最大限度地缩减装卸载的时间，达到了提高产量，实现增效的目的。

四、系统组成与特点：
1、本集控系统由监控主站和上井口PLC（提升）、下井口PLC（定量或信号）的监控分站、视频监控子系统组成。

2、地面监控主站：监控主站由上位工控机、不间断电源、信号传输接口和
集控软件、视频监控子系统等部分组成。

该主站可单机监控各设备，并可通过以太网接口与全矿网络联接。

主站设在地面集控室，为2台工业PC机。

上位机系统：上位机系统含工控机、大屏幕LCD、打印机、不间断电源等，2台工控机的配置完全相同，组成同时工作的冗余系统。

平时，可1台作为操作员站工作于监控方式、另1台作为工程师站工作于管理方式，也可2台都工作于监控方式，均可实现对运输系统设备的监控和开、停各运输系统。

组态软件：上位机组态软件选用SIMENS公司WINCC6.0（正版）实时监控组态软件，工作于Window 2000平台，完成所需的图形监控、动态图形显示、历史数据采集、状态趋势图、自诊断、报警等诸多功能。

集控系统的组网功能，上位PC机可通过以太网接口与全矿综合自动化网络连接，实现信息共享。

3、监控分站：在上井口和下井口分别设KJD24Z 可编程控制机，实现各系统设备的监控及自动控制；通过PROFIBUS总线接口与监控主站连接。

此可编程控制机为本系统的核心主控单元，它采用高性能进口西门子PLC技术，从根本上提高了系统的工作可靠性及使用寿命。

其多CPU 并行处理技术、多重抗干扰技术、模块化结构和高防护等级设计，配以电源继电器箱、各种传感器保护装置、通信信号装置以及与驱动装置相应的控制设备构成适用于各种类型提升系统的高可靠性电控成套设备。

并具备完善的保护和通信信号联络功能。

4、变频、高开通信软件：选用本公司开发的实时监控通信软件，工作于PC 平台，通过RS485总线完成对高开柜的保护模块（PA150微机综合保护）及高压变频控制器的数据采集及控制任务，及时将所需的数据、历史数据记录、故障及动作记录参数融入WINCC组态系统中，实现实时在线式的远程监控功能。

5、高开柜、低压配电柜：高开室内安装多台高开柜，采用双回路供电，其中2台是进线柜，1台PT柜，电机启动柜（根据电机台数确定）；高开柜内使用小车式高压BC开关，具有运行稳定，更换方面，维护简单等特点；高开柜的线路和设备保护选用PA150微机综合保护装置，具有检测精度高，保护动作反应快，数据处理记录功能强大等特点。

在集控室配置多台GGD低压配电柜，采用双回路供电，低压配电柜主要为提升电控保护系统和盘型闸泵站电机提供电源，同时也为小型负荷提供电源。

6、提升系统保护及数据采集：采用智能数据采集技术、其通过采集模块以RS485总线与可编程控制机进行通信，实时在线不间断地采集现场保护数据；本系统保护不但动作灵敏度高、反应及时；而且在安装施工及维护中，大大节约电缆的使用量、减少施工工程进度和日常维护量。

7、提升系统故障保护:
⑴、立即安全制动故障。

该类故障综合在硬软件安全电路中, 安全电路正常时吸合, 有紧急故障时释放, 一旦安全电路释放, 就会立即封锁变频器、跳制动油泵, 并控制油压系统电磁阀实施安全制动、抱安全闸。

主要安全制动故障有: ①转动系统故障。

如主回路和控制回路电源故障, 主电机过热、堵转, 变频器故障等; ②过卷故障; ③超速故障。

如等速、超速、减速段定点超速和连续超速等; ④紧急故障; ⑤液压制动系统故障。

如制动油泵跳, 系统油压高等; ⑥错向; ⑦测速轴编码器断线; ⑧松绳故障。

⑵、先电气制动、后安全制动故障。

故障发生后, 转动系统会自动进行减速, 当速度降到爬行速度时会立即转为紧急制动。

故障主要有事故停车和闸瓦磨损等。

⑶、完成本次开车后, 不允许再次开车故障。

开车前如出现这类故障, 则开不起车; 如在运行过程中出现, 则允许本次开车完成, 但不允许下次开车, 除故障解除。

故障主要有电机过热报警、液压站油温过高等。

8、视频监控子系统：在提升系统重要岗点安装防爆广角度红外摄像头，进行现场信息采集，以光纤为载体传入集控室主机柜，经视频分配器输出至各监视器和显示服务器，实现了各岗点设备运行状态和生产情况的24小时全天候监控，发现问题可以及时处理，有效降低了事故发生率，提高了生产效率。

9.系统特点主要概括：
⑴、主、副井提升信号及自动装卸载各自具有集控、自动、手动三种工件方式，手动方式用于装卸载的调试和检修。

信号在检修状态只有慢车信号。

⑵、自动装载定量、定容、定时保护及显示。

⑶、故障自动报警功能，及传感器的故障自诊断。

⑷、提升次数记忆功能和提升信号的断电记忆功能。

⑸、有工业光纤环网冗余通讯功能。

⑹、上、下井口信号间的闭锁功能、检测箕斗的装卸载位置异常功能。

⑺、防止二次装载保护功能。

⑻、主、副井提升信号及自动装卸载有上位机系统、能监测各个设备的运行状态、故障记忆查询、产量的累计及报表、空载、满载、超载的标定，及定量斗假余煤的校零功能。

⑼、与绞车控制回路的闭锁功能、及PROFIBUS-DP软件通讯回路闭锁。

⑽、有联络呼叫功能。

⑾、有井上下煤仓煤位的连续实时监测功能。

⑿、有与全矿井综合自动化的以太网接口。

⒀、系统有供电电源的绝缘监测与电压监测功能。

⒁、箕斗的卸载状态监视功能，检测箕斗是否卸空。

⒂、有对装载皮带的温度、烟雾、跑偏、堆煤、断带及拉线急停等八大保护功能。

⒃、有对动力负荷的保护上位机监测功能，如缺相,短路,堵转,过载,相不平衡,漏电等故障进行监测保护。

⒄、整个系统的通过网络访问维护功能。

五、依据的标准及规范：
GB3836.1-2000爆炸性气体环境用电气设备第1部分：通用要求
GB3836.2-2000爆炸性气体环境用电气设备第1部分：隔爆型“d”
GB3836.4-2000爆炸性气体环境用电气设备第1部分：本质安全型“ｉ”
GB4942.2 低压电器外壳防护等级
MT209 煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求
煤矿安全规程（2004）。