焦作华飞电子龙口北皂矿主井综合自动化电控系统的设计及应用

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1、龙口北皂矿主井综合自动化电控系统的设计及应用邓凤永朱强力【摘要】：本文介绍了煤矿主井提升综合自动化电控系统的组成、设计原理、主要功能、实现方式等内容。本套装置设计采用具有国际先进水平的PROFIBUS-DP现场总线通讯技术和工业以太网技术，集主井提升机电控装置、设备安全监测装置、信号装置、装、卸载电控装置于一体，采用三层工业控制网络结构，实现了主井提升系统的远程在线监控。【关键词】：主井自动化电控、工业以太网、远程在线监控1．概述目前，在我国矿山开采过程中，提升机作为关系到整个矿井生产和安全的大型设备，许多提升机的电控系统还是上世纪六、七十年代的老产品。由于设备老化，控制线

2、路复杂，系统故障率高，检修困难，加上设备设计时没有完善的保护，极易出现因故障不能及时排除而影响矿山正常生产，严重时甚至可能危及系统运行及矿山安全，造成重大的安全事故和人身财产损失。特别是这些设备大都采用现场控制方式，不能在线远程监控和维护。随着计算机信息技术、工业自动化控制技术、现场总线技术、工业以太网技术和Internet技术的飞速发展，使得远程对矿山提升机控制系统的在线监控和软件升级成为可能。因此，利用现有条件，在不增加大量资金投入的情况下，采用具有国际先进水平的PROFIBUS-DP现场总线通讯技术和工业以太网技术，改造主井现有的提升机电控系统、设备安全监控系统、信号

3、系统、装卸载控制系统和提升系统的信息传输网络，实现三层工业控制网络结构，使整个系统运行更安全、更高效，并且实现信息共享和智能诊断，是提高矿山安全生产水平和信息化管理水平的发展方向。2．问题提出龙口北皂矿主井提升机电控装置是华飞公司1999年3月安装投运的提升机电控装置，该装置是采用日本三菱公司FX2系列PLC构成的提升机电控，只能完成设备的本地控制，运行已达十年之久，设备老化故障率高，并且日本三菱公司FX2系列PLC已经停产，原电控设备的许多配件也已经停产，设备维护困难，升级改造势在必行。3．总体技术要求（1）本系统以提高提升系统的安全性、可靠性为原则，确保整个系统运行安全

4、可靠、维护方便，满足安全生产的需要。（2）本系统投入运行后，不影响原系统的提升能力和单循环提升时间。（3）本系统采用PROFIBUS-DP现场总线通讯技术和工业以太网技术，改造原有的提升机控制装置、设备安全检测装置、信号装置、装、卸载控制装置和信息传输网络，实现三层工业控制网络结构，使整个系统配置合理、查询快捷，实现信息共享和智能诊断。（4）本系统能够实现远程在线监测，具有就地控制和远程控制两种运行方式。在就地控制状态下，系统具有手动、自动、检修控制功能，此时上位机仅有监视权而无操作权；在远程控制状态下，系统能够按照设定的程序自动运行，但此时在绞车房的操作人员只具备监视权而

5、无操作权。（5）本系统在PROFIBUS-DP现场总线和工业以太网出现异常时具备应急提升功能。（6）本系统具有灵活、友好的人机界面，易于学习和掌握，同时具有故障诊断、提示功能便于维护。（7）本系统绞车房、井口和井底三个地点配备独立的直通电话，联络方式为：绞车房和井口互通；井口和井底互通。（8）本系统设计完全符合新版《煤矿安全规程》及相关标准。（9）本系统的井筒和井下设备、配件必须具有MA标志。4．系统组成龙口北皂矿主井综合自动化电控系统由智能型全数字交流主控台、车房信号柜、井口操作台、井底操作台、装、卸载控制装置、提升机在线监测控制柜、数据服务器（兼作上位工控机）、数据交换

6、机和各种配套传感器等组成（具体配置见图一）。主控台、车房信号柜、井口操作台、井底操作台、装卸载控制装置、提升机在线监测控制柜等设备均采用德国西门子公司的S7系列PLC，通过PROFBUS现场总线构成工业通讯网络。PROFBUS现场总线读取各种提升工艺数据、井口操作台和井底操作台的装卸载和信号工艺数据，通过安装在数据服务器上的工业组态软件来完成主井提升系统各种工艺数据监测、处理、存储和Web网络发布，使得在局域网络中的各个节点均能在线监视各个提升工艺参数。图一龙口北皂矿主井自动化综合电控装置框图（虚线框内为矿方原有设备）5．各部分功能5.1提升机在线监测控制柜、数据服务器A、

7、振动监测：通过安装在减速机、电机上的震动传感器进行监测，并能上传数据到上位机进行监控，当出现震动量超出设定值时，系统报警提示，以便于及时了解减速机、电机的运行状况。B、闸瓦磨损的监测：在每个闸座上安装一个高精度的位移传感器，通过它可测得闸盘微小的位移量与制动油压值进行比较，计算出正常时油压与间隙两者的对应关系。如超出正常值则进行报警提示。C、温度监测：通过温度传感器进行电机、减速机、滚筒的轴承、润滑油温和制动油温监测并将监测数据上传到上位工控机进行监视，超温时自动报警。D、稳绳监测：通过安装在每根稳绳液压油缸上的压