工作面系统集中控制

工作面系统集中控制

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第一部分概述

一．概述

二十一世纪是信息时代，随着社会信息化进程的快速发展，信息技术的应用已逐渐渗透到人类生存、活动的各个领域。在矿山生产领域，生产经营管理的高效性、实时性、安全性直接影响到企业的生产效益和成本控制。作为矿山的生产主力军――原煤运输系统也必须适应这一变化趋势的要求。也就是说整个原煤运输系统的建设、管理、调度应该向着信息化、智能化、可视化、集中加分布式控制化的方向发展――建立主运输系统的完善调度指挥中心势在必行。鉴于此，集控制、保护、监视、网上浏览于一体的远程生产指挥调度系统应运而生。目前许多现代化的矿井都已经建成了此类系统，并取得了丰硕的直接和间接效益。

安装一套先进和实用的原煤运输生产调度系统，使控制更完备，保护更可靠，操作更方便，了解更直观，维护更便捷，是我们的目的和要求。

对局和矿的主要领导，该系统能使之无论身在何处，都可以直观全面地从网络上了解现场实时信息，浏览历史数据，观看实时视频图像；对生产调度人员，该系统能使之进行方便地调度指挥，并对处理结果一目了然；对现场操作人员，能操作便捷，维护简单；对维修人员，能从系统了解到尽可能多的故障提示，从而提高故障排查速度。同时，再满足先进性、通用性、升级简单、性能价格比高等要求，那么这个系统就是一个现场所欢迎的系统。

1.1 控制方式浅析

工业现场过程控制发展到今天，新技术不断涌现，使现场使用者有目不暇接之感，也有些无所适从。在这里我们无法对现在的控制技术做一个全面的总结，但我们想就我们的理解，先粗浅地谈一谈控制技术发展的概况，希望能对用户有一定的帮助。

1.2 PLC、DCS、FCS

从上世纪七十年代到现在，PLC（可编程逻辑控制）、DCS（分布式控制系统）、

FCS（现场总线控制系统）就像一个三步曲，奏响了工业过程控制领域的宏伟乐章。

PLC始于60年代末期在美国首先出现，目的是用来取代继电器，执行逻辑、计时、计数等顺序控制功能，建立柔性程序控制系统。1976年正式命名，并给予定义。PLC是一种数字控制专用电子计算机，它使用了可编程序存储器储存指令，执行诸如逻辑、顺序、计时、计数与演算等功能，并通过模拟和数字输入、输出等组件，控制各种机械或工作程序。经过30多年的发展，PLC已十分成熟与完善，并开发了模拟量闭环控制功能。

自1973年提出第一台以微处理器为基础的控制器以来，它逐步完善，并最终形成功能齐全、安全可靠的数字式分散控制系统DCS。它的性能大大优于以往任何一种控制系统。目前还可以通过工业以太网建立管理层网络，以满足工业过程控制呼声越来越高的加强管理的要求。可以这样说，DCS系统是成熟和得到广泛使用的系统。但是，自从有了FCS，并于90年代走向实用化以来，因其全数字化通信，布线简单，抗干扰能力强等特点，在短短十年时间内，FCS得到了蓬勃发展。数字通讯是一种趋势，它代表了技术进步，双向数字通信现场总线信号制以及由它而产生的巨大的推动力，加速现场装置与控制的变革，开发出越来越多的功能完善的数字智能现场装置。这些都是DCS系统所不具备的，而由此产生的优越性也是DCS系统所不及的。同时我们也应看到，PLC、DCS系统发展也近30年，它们的设计思想、组态配置、功能匹配等已达十分完善的程度，已渗透到工业过程控制系统的各个领域，并且在FCS系统中也有些体现。目前的DCS 与新型的PLC，由于多年的开发研究，在各自保留自身原有的特点外，又相互补充，形成新的系统，现在的DCS已不是当初的DCS，同样如此，新型的PLC也不是开发初期的PLC。所以说，一个采用主流技术，兼顾PLC、DCS、FCS各家所长，并将其有机结合的系统才是我们真正需要的系统。

1.3嵌入式技术

嵌入式系统是近几年蓬勃发展起来的另一项应用技术。它的应用更加广泛，从我们经常接触到的家电产品、手持式产品到尖端的航天产品（比如美国勇气号火星车）（我国的神州五、六号等）都有嵌入式系统的身影。

正是高集成度，低功耗的集成控制芯片推动了嵌入式系统的发展。控制芯片的处理速度越来越快，使运行其上的嵌入式操作系统得以飞速发展，从而使编程变得容易，调试变得简单，使嵌入式设备开发的速度大大加快；越来越低的功耗使煤矿井下这种对电源要求极其苛刻的使用环境可以不断采用低功耗芯片来完成复杂的控制和通信功能，从而极大地提高了煤矿自动化技术水平。

现在嵌入式系统由嵌入式硬件和嵌入式软件构成。嵌入式硬件从X86系列、ARM9到8、16位单片机等各系列产品，随着使用环境的不同，都得到广泛应用；嵌入式软件产品有WIN 、VxWorks、RTLinux、UCOS…….等等。

嵌入式系统、可靠的现场CAN总线技术，加上丰富的系统接口，构成了KTC101系统。并使之成为操作简单、维护方便、抗干扰、高兼容性的矿山控制产品。

第二部分工作面集中控制

一．系统控制设备概况

工作面120米、每架宽1.532米，要求每三架安装一个具有扩音电话和急停刮板机的终端，60米转载机。计划使用一套综采工作面KJ50型PROMOS电控系统完成上述设备的集中控制。

二．KJ50型PROMOS电控系统介绍

KJ50型PROMOS电控系统是我公司于本世纪初新开发的，专门用于煤矿井下胶带机和工作面的集控制、检测、保护、通话、语言报警于一体的控制系统。系统采用了先进的工业嵌入式计算机（PC340）控制技术，完成集中＋分布式控制；主控采用液晶显示屏，以彩色图形、动画、汉字的形式给出设备各种状态，无论是参数设定还是故障位置均以汉字显示；除电源箱外，系统其他所有部件均为本质安全型设备，从而使系统的密封至少达到了IP54标准，接插件达到了IP67。该系统现已广泛在煤矿井下使用，其功能强大、性能可靠、操作简单直观、维护便捷和优质的技术服务支持，深受现场使用者的欢迎并得到良好赞誉。

系统完成的功能

（1）控制及报警功能

●计算机集中控制（需加配相应的工控系统）

操作人员在井上可直接通过鼠标对井下设备进行启停操作，并可根据实际需要实现设备的单启、单停；联启、联停；单启、联停；联启、单停等操作，井上基于安全性考虑工作人员都具备自己的专用密码，输入密码后才可进行操作，5s后自动注销。

●人工就地控制

在就地方式下，操作人员分别在刮板机头控制刮板机和转载机的起、停。

●检修方式控制

井下设备检修阶段，可打开连锁关系，随时、任意启停任何一部设备。

●点动方式控制

检修、调试过程中经常要点动电机，此工作方式可实现单个电机的点动。

●具有同煤流方向互相闭锁功能，实现顺煤流停，逆煤流开，有效地杜绝胶带机的带载启动。如在煤仓接近满仓时，控制器通过适当的延时，使每部皮带拉空后停机，既保证了皮带空载启动，又能满足缓冲仓满仓时不出现堆煤现象。

●通过按下沿线的急停按钮可实现紧急停机,并显示急停位置。

●启、停前的语音报警：对张紧过程和起、停过程均有语音报警。

●各种控制方式间有可靠闭锁。

（2）显示功能

●彩色液晶屏以图形、动画及汉字显示

●被控设备开机率统计及显示

●被控设备运行状态图形、动画显示

●被控设备运行状态汉字提示

●沿线闭锁位置显示

●沿线电缆断路检测及断路位置显示

●在计算机屏幕上动态显示全系统工况、主要保护、参数及每条皮带运行的有关信息。

（3）语音通讯功能