煤矿综合自动化系统-综采系统 PPT课件
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6、控制装备 ⑴网络通讯装备（电液控网络、输送设备网络、语音 通讯网络、无线通讯网络、顺槽工业以太网） ⑵机载控制器（采煤机、液压支架、乳化液泵站、皮 带机） ⑶集中控制器（集中控制计算机、集中视频服务器、 顺槽控制器、电液控主机、乳化液泵站主机、输送设 备主机） ⑷传感器
29
二、系统集成 1、数字化的含义 “自动化”、“信息化”和“数字化”三者之间的关系 这三者在本质上没有区别，而是从不同角度提出煤炭企
25
2、 输送设备 ⑴刮板运输机 ⑵转载机（含皮带机尾的张紧与自移部分） ⑶破碎机 ⑷皮带机
3、 供电开关（3300，1140，660，127） ⑴单路开关 ⑵组合开关 ⑶移动变电站
26
4、通讯设备 ⑴语音电话 ⑵沿线急停开关 ⑶数字化喇叭
27
5、监控装备（采煤机和电液支架内含监控装置） ⑴刮板机机头机尾监测装置 ⑵破碎机监测装置 ⑶皮带机监测装置 ⑷乳化液泵站监控装置 ⑸供电开关监测装置 ⑹移动变电站监测装置 ⑺瓦斯监测装置 ⑻视频监控装置
17
自动化综采工作面控制系统的主要特点如下：
1、在顺槽控制中心，通过无线覆盖，传输语音和 视频信号，实现工作面的控制；
2、采煤机自动记忆切割； 3、液压支架自动定位，推移； 4、三机自动联动； 5、皮带系统及泵站的自动控制； 6、视频监视自动跟踪。
18
无人工作面-整体架构示意图 19
无人工作面-采煤机记忆割煤 20
煤矿综合自动化系统
【综采系统】
1
综合机械化采煤是指采煤工作面中采煤机、可弯曲刮板 输送机和自移液压支架等主要设备组合配套。
采煤的主要工序如破煤、装煤、运煤、支护和管理顶板 等过程全部机械化，此外，顺槽运输采用带式输送机也实现 了相应的机械化。
2
液压支架 ➢组成：液压支架是以高压液体为动力，由若干液压元件 （油缸和阀件）与一些金属结构件按一定连接方式组合而成 的一种支撑和控制顶板的采煤工作面设备。 ➢作用：液压支架是用来有效而可靠的支撑和控制工作面顶 板，同时还能前移和推进工作面输送机，与采煤机、输送机 配套使用，实现了落煤、装煤、运煤、支护和放顶回采工艺 过程的全部机械化，即所谓的综合机械化采煤。
➢刮板输送机适用于煤层倾角不超过25°的采煤工作面。
➢综采工作面时，刮板机的适用煤层倾角一般不超过10°煤层 倾角过大时，要采取防滑措施。
➢在采煤工作面运输平巷和联络巷都可用刮板输送机运送煤炭。
16
桥式转载机 ➢桥式转载机的机头部通过横梁和小车搭接在可伸缩带式 输送机机尾部两侧的轨道上，并沿轨道整体移动；机尾和 水平装载段则沿着巷道底板滑行。 ➢一种可以纵向整体移动的短的重型刮板输送机 ➢桥式转载机与可伸缩带式输送机配套使用 ➢可以随采煤工作面的推进而整体移动 破碎机 ➢架设于平巷转载机上用来破碎硬煤和大块矸石的设备 ➢防止硬煤和大块矸石砸坏、砸偏带式输送机。
无人工作面-无线全覆盖 21
无人工作面-三机联动 22
无人工作面-信息集成中心 23
主要内容
一、综采工作面装备 二、系统集成 三、远程控制 四、辅助决策 五、智能化工作面的关键技术 六、自动化技术的具体应用
24
一、 综采工作面装备 1、 综采工作面的装备 ⑴电牵引采煤机 ⑵电液支架 ⑶输送设备 ⑷供电设备 ⑸通讯设备 ⑹控制设备 ⑺其它设备
31
3、集中监控的问题 ⑴统一采集、显示、归档、查询 ⑵报警与故障的判断 ⑶二次传感问题 ⑷多传感融合 ⑸频谱分析 ⑹传感树 ⑺传感分类 ⑻传感关联
32
4、传感器分类 ⑴开关信号
①输入/输出/操控/显示 ②输入信号划分：限位开关、运行返回、故障返回、 报警返回、远控起停输入、保护输入。 ⑵模拟信号 ①模拟量分类 温度（开放式/封闭式）、压力（水、油、乳化液）、位 移、流量、电流、浓度、液位。 ②单调式、惯性式、跃变式。
33
5、传感树 ⑴监控对象树 ⑵对象监测参数表 ⑶参数变化范围
①有效值范围 ②报警区间 ③故障区间 ④死区间
34
6、集中归档与访问 ⑴大规模集中归档问题与风险 ⑵归档数据的查询接口（SQL与XML） ⑶归档数据中无效数据的剔除 ⑷因为断开连接引起的数据断档 ⑸不同归档数据的周期不同和同步性 ⑹数据访问时采用等时间隔、变化归档、等距间隔时数 据的自动转换
3
4
5
6
7
8
采煤机 ➢牵引机构：是采煤机的重要组成部分，担负着移动采煤 机并进行调整与保护的任务。是牵引动力的输出装置，它 牵引采煤机沿工作面方向穿梭工作。
9
10
11
➢ 牵引圆环链通过张紧装置固定在输送机的机头和机尾架上， 主链轮旋转与牵引链啮合滚动，带动采煤机上下运行。
链轮--链轨型
12
➢ 采煤机牵引部的驱动轮与铺设在工作面输送机槽帮上的圆 柱销齿轨啮合，使采煤机移动。
齿轮--销排型
13
➢ 由装在底架内的驱动滚轮与固定在输送机上的齿轨啮合而 移动采煤机。
销轮--齿轨型
14
刮板机 ➢刮板机由机头、机尾和机身组成
15
➢ 刮板输送机是由绕过机头链轮和机尾滚轮（或机尾链轮） 的无机循环的刮板链作为牵引机构，以溜槽作为承载机构。 启动电动机，经联轴节和减速器传动链轮，从而驱动刮板链 连续运转，将装在溜槽中的煤由机尾推运到机头处卸载转运。
35
三、 远程控制
1、集中控制 2、控制模式自动转换 3、一键起停与连锁控制 4、参数化协同控制 5、自动调节（柔性连续调节，如调速） 6、本地-远程同步互锁 7、有线状态机验证 8、视频辅助
36
四、辅助决策 1、生产管理的支持 2、安全管理的支持 3、设备管理的支持 4、监控系统维护的支持 5、如何自动获取最高级别的工作面参数 6、采用动画/平面图相结合的形式提供辅助决策支持
业今后发展的方向。三者之间“信息化”是实质、“数字化” 是表达形式、“自动化”是目的。
⑴不同层次下的数字化 设备互联、单元互联、子系统互联 ⑵集中监控 ⑶远程控制 ⑷辅助决策
30
2、互联的问题 ⑴统一的接口（接口分为同构互联、异构互联） ⑵连接方式包括 ①总线互联（MODBUS互联、CANBUS互联、DP互联） ②以太网互联（无线网互联、有线网互联） ③因特网互联（物联网互联） ⑶通讯协议问题（全局广播模式、定期巡检模式、事 件与消息模式、自动上传模式、交互应答模式）
6、控制装备 ⑴网络通讯装备（电液控网络、输送设备网络、语音 通讯网络、无线通讯网络、顺槽工业以太网） ⑵机载控制器（采煤机、液压支架、乳化液泵站、皮 带机） ⑶集中控制器（集中控制计算机、集中视频服务器、 顺槽控制器、电液控主机、乳化液泵站主机、输送设 备主机） ⑷传感器
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二、系统集成 1、数字化的含义 “自动化”、“信息化”和“数字化”三者之间的关系 这三者在本质上没有区别，而是从不同角度提出煤炭企
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2、 输送设备 ⑴刮板运输机 ⑵转载机（含皮带机尾的张紧与自移部分） ⑶破碎机 ⑷皮带机
3、 供电开关（3300，1140，660，127） ⑴单路开关 ⑵组合开关 ⑶移动变电站
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4、通讯设备 ⑴语音电话 ⑵沿线急停开关 ⑶数字化喇叭
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5、监控装备（采煤机和电液支架内含监控装置） ⑴刮板机机头机尾监测装置 ⑵破碎机监测装置 ⑶皮带机监测装置 ⑷乳化液泵站监控装置 ⑸供电开关监测装置 ⑹移动变电站监测装置 ⑺瓦斯监测装置 ⑻视频监控装置
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自动化综采工作面控制系统的主要特点如下：
1、在顺槽控制中心，通过无线覆盖，传输语音和 视频信号，实现工作面的控制；
2、采煤机自动记忆切割； 3、液压支架自动定位，推移； 4、三机自动联动； 5、皮带系统及泵站的自动控制； 6、视频监视自动跟踪。
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无人工作面-整体架构示意图 19
无人工作面-采煤机记忆割煤 20
煤矿综合自动化系统
【综采系统】
1
综合机械化采煤是指采煤工作面中采煤机、可弯曲刮板 输送机和自移液压支架等主要设备组合配套。
采煤的主要工序如破煤、装煤、运煤、支护和管理顶板 等过程全部机械化，此外，顺槽运输采用带式输送机也实现 了相应的机械化。
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液压支架 ➢组成：液压支架是以高压液体为动力，由若干液压元件 （油缸和阀件）与一些金属结构件按一定连接方式组合而成 的一种支撑和控制顶板的采煤工作面设备。 ➢作用：液压支架是用来有效而可靠的支撑和控制工作面顶 板，同时还能前移和推进工作面输送机，与采煤机、输送机 配套使用，实现了落煤、装煤、运煤、支护和放顶回采工艺 过程的全部机械化，即所谓的综合机械化采煤。
➢刮板输送机适用于煤层倾角不超过25°的采煤工作面。
➢综采工作面时，刮板机的适用煤层倾角一般不超过10°煤层 倾角过大时，要采取防滑措施。
➢在采煤工作面运输平巷和联络巷都可用刮板输送机运送煤炭。
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桥式转载机 ➢桥式转载机的机头部通过横梁和小车搭接在可伸缩带式 输送机机尾部两侧的轨道上，并沿轨道整体移动；机尾和 水平装载段则沿着巷道底板滑行。 ➢一种可以纵向整体移动的短的重型刮板输送机 ➢桥式转载机与可伸缩带式输送机配套使用 ➢可以随采煤工作面的推进而整体移动 破碎机 ➢架设于平巷转载机上用来破碎硬煤和大块矸石的设备 ➢防止硬煤和大块矸石砸坏、砸偏带式输送机。
无人工作面-无线全覆盖 21
无人工作面-三机联动 22
无人工作面-信息集成中心 23
主要内容
一、综采工作面装备 二、系统集成 三、远程控制 四、辅助决策 五、智能化工作面的关键技术 六、自动化技术的具体应用
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一、 综采工作面装备 1、 综采工作面的装备 ⑴电牵引采煤机 ⑵电液支架 ⑶输送设备 ⑷供电设备 ⑸通讯设备 ⑹控制设备 ⑺其它设备
31
3、集中监控的问题 ⑴统一采集、显示、归档、查询 ⑵报警与故障的判断 ⑶二次传感问题 ⑷多传感融合 ⑸频谱分析 ⑹传感树 ⑺传感分类 ⑻传感关联
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4、传感器分类 ⑴开关信号
①输入/输出/操控/显示 ②输入信号划分：限位开关、运行返回、故障返回、 报警返回、远控起停输入、保护输入。 ⑵模拟信号 ①模拟量分类 温度（开放式/封闭式）、压力（水、油、乳化液）、位 移、流量、电流、浓度、液位。 ②单调式、惯性式、跃变式。
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5、传感树 ⑴监控对象树 ⑵对象监测参数表 ⑶参数变化范围
①有效值范围 ②报警区间 ③故障区间 ④死区间
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6、集中归档与访问 ⑴大规模集中归档问题与风险 ⑵归档数据的查询接口（SQL与XML） ⑶归档数据中无效数据的剔除 ⑷因为断开连接引起的数据断档 ⑸不同归档数据的周期不同和同步性 ⑹数据访问时采用等时间隔、变化归档、等距间隔时数 据的自动转换
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采煤机 ➢牵引机构：是采煤机的重要组成部分，担负着移动采煤 机并进行调整与保护的任务。是牵引动力的输出装置，它 牵引采煤机沿工作面方向穿梭工作。
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➢ 牵引圆环链通过张紧装置固定在输送机的机头和机尾架上， 主链轮旋转与牵引链啮合滚动，带动采煤机上下运行。
链轮--链轨型
12
➢ 采煤机牵引部的驱动轮与铺设在工作面输送机槽帮上的圆 柱销齿轨啮合，使采煤机移动。
齿轮--销排型
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➢ 由装在底架内的驱动滚轮与固定在输送机上的齿轨啮合而 移动采煤机。
销轮--齿轨型
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刮板机 ➢刮板机由机头、机尾和机身组成
15
➢ 刮板输送机是由绕过机头链轮和机尾滚轮（或机尾链轮） 的无机循环的刮板链作为牵引机构，以溜槽作为承载机构。 启动电动机，经联轴节和减速器传动链轮，从而驱动刮板链 连续运转，将装在溜槽中的煤由机尾推运到机头处卸载转运。
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三、 远程控制
1、集中控制 2、控制模式自动转换 3、一键起停与连锁控制 4、参数化协同控制 5、自动调节（柔性连续调节，如调速） 6、本地-远程同步互锁 7、有线状态机验证 8、视频辅助
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四、辅助决策 1、生产管理的支持 2、安全管理的支持 3、设备管理的支持 4、监控系统维护的支持 5、如何自动获取最高级别的工作面参数 6、采用动画/平面图相结合的形式提供辅助决策支持
业今后发展的方向。三者之间“信息化”是实质、“数字化” 是表达形式、“自动化”是目的。
⑴不同层次下的数字化 设备互联、单元互联、子系统互联 ⑵集中监控 ⑶远程控制 ⑷辅助决策
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2、互联的问题 ⑴统一的接口（接口分为同构互联、异构互联） ⑵连接方式包括 ①总线互联（MODBUS互联、CANBUS互联、DP互联） ②以太网互联（无线网互联、有线网互联） ③因特网互联（物联网互联） ⑶通讯协议问题（全局广播模式、定期巡检模式、事 件与消息模式、自动上传模式、交互应答模式）