杜儿坪矿综合自动化改造技术的应用

张宏进

（西山煤电集团公司杜儿坪矿，山西 太原 030022）

·技术经验·

杜儿坪矿综合自动化改造技术的应用

张宏进

（西山煤电集团公司杜儿坪矿，山西 太原 030022）

随着现代科技的发展，矿井信息化、数字化的要求不断提高，杜儿坪矿在综合自动化矿井改造方面进行了一些探索，在原有工业以太网和子系统的基础上，利用现代计算机技术、网络技术、工业控制技术对矿井进行自动化改造，打造数字化示范矿井，实现远程监测、监控。子系统自动化水平参差不齐，如何对不同子系统进行软硬件的接入，是本次自动化改造的重点。本文论述了该矿自动化系统的技术方案及系统的主要功能和接入方式。

工业以太网；自动化改造；监测监控

西山煤电集团公司杜儿坪矿是一个有着50多年历史的老矿，经过几次改扩建，已成为一个年产500万t的国有大中型矿井。目前，矿井有主通风机房4座，地面变电站3个，井下变电所10个，压风机3台供井下风动设备，副斜井绞车为升降物料所用，强力皮带将煤炭输送至地面选矸车间，地面变电站、主通风机房经过2010年自动化改造后，已初步搭建了监控平台，可实现电力调度对地面变电站风机房的远程监测，但不能满足现代化矿井信息化、自动化的要求，该矿利用现有矿井工业以太环网，按煤矿“装备现代化、系统自动化、管理信息化”要求，建成一个集矿井各大系统集中控制的综合自动化系统，来实现自动化系统安全一体化管理，为安全与生产管理、控制井下人员数量打好坚实的基础。通过视频监控、电子巡检系统的有机结合，达到综合控制与综合管理的目的，实现矿井的安全生产。

1 杜儿坪矿综合自动化改造技术的应用

1．1 系统主要功能

系统以全矿工业以太环网为信息传输网络，改造原系统中不适用于集控的部分，对网络中各个子系统进行集中监控。调度中心为双服务器千兆以太网。组态软件为IFIX冗余系统。各工作站（风机房、变电站等）功能相同，可用于对各子系统进行监测与控制，实际使用时可互为备用。系统能实时显示各胶带输送机、压风机、通风机、提升机、泵房、变电所、变电站、工作面等相关设施及所有信息状况；当被测参数超限、保护动作及设备运行状态改变后，发出语音、文字告警提示。具有远程启动、停止、复位和测试功能，并可进行地面远程编程、故障（保护）屏蔽及控制方式转换等功能控制。可准确判断故障类型、位置并能进行图像和语音提示以及打印输出。系统具有数据统计、汇总功能，并具有网络接口，可上传至矿调度中心。系统采用UPS供电，能够为系统提供不低于6 h的连续供电，保证系统连续运行。这次改造实现井下变电所的无人职守；通风机、压风机集中控制；地面变电所在安全生产控制中心的远程监控；真正实现先进的工业控制网络结构，使整个系统配置合理，信息共享，提高指挥效率和生产率，达到减人提效的目的。

1．2 系统接入方式

系统全部预留以太网接入接口通讯形式，使用统一的通讯协议或OPC驱动服从整个杜儿坪煤矿综合自动化的信息平台。线缆接入方式有三种：当子系统与交换机的距离在100 m之内时，通过阻燃双绞线接入到环网中。当井下子系统与交换机的距离超过100 m，采用矿用本安型数据光端机、串口服务器或二级交换机，通过单模光纤接入到环网中。当地面子系统与与交换机的距离超过100 m，采用单模光纤收发器或二级交换机接入到环网中。硬件接入方式有4种：

1）上位机接入方式。有些自动化系统比较简单，没有以太网接口，但有上位机，可以在该上位机上增加通讯网卡支持，与附近的交换机进行物理上的网络联接。

上位机接入方式见图1。

2）PLC接入方式。有些自动化系统采用PLC进行控制，可以对PLC增加以太网模块或支持ProfiNet的以太网模块，与交换机进行物理上的网络联接。PLC接入方式见图2。

图2 PLC接入方式示意图

系统的通讯如采用PROFINET方式，PLC的以太网通讯卡要求支持PROFINET功能，与西门子的S7 -300 PLC配套的是新CP343-1通讯板卡，与西门子S7-400 PLC配套的CP443-1 ADVANCED通讯板卡。

3）子网络接入方式。有些自动化系统已经很成熟，并且自成网络，对外有统一的以太网接口，可以通过此RJ45接口与交换机进行物理上的网络联接。子网络接入方式见图3。

4）扩展接入方式。有些自动化系统不仅没有以太网接口，而且也没有上位机，但该系统支持profibus等现场总线或RS485，可以增加1台PLC或串口服务器，通过扩展方式转化成以太网接口与交换机进行物理上的网络联接。扩展接入方式示意图见图4。

图3 子网络接入方式示意图

图4 扩展接入方式示意图

1．3 调度指挥中心

电力综合监测监控数据中心是综合监测监控中心的核心设施，是综合自动化网络控制系统的最终表现形式、监控终端及信息中转站，集指挥、控制于一身。借助大屏幕投影显示系统、工业电视系统、LED显示屏等，在调度指挥中心可实现对各个监控子系统的集中监视、监控。根据该矿综合自动化改造的初步设计，调度数据中心在原基础上，还需增设1台数据库服务器、2台管控服务器、1台WEB服务器、1台数据采集服务器、6台工程师站、1台防火墙、1套网络版杀毒软件，1台激光网络打印机。调度中心的拓扑结构见图5。

图5 机电调度中心拓扑图

2 总 结

综合自动化改造是一个系统而复杂的过程，包含自动控制技术、网络技术、计算机技术等，以信息化、自动化为目标，以矿井工业以太网为基础，通过多种接入方式，对变电站、主通风机、主提升等系统进行接入，实现调度指挥中心统一集中控制，减少了人员劳动强度，降低了安全隐患，提高了生产效率，为安全管理、安全生产打下坚实的基础。

TD67

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1672-0652（2013）10-0049-03

2013-07-27

张宏进（1963—），男，山西运城人，2010年毕业于山西煤炭职工联合大学，工程师，主要从事煤矿机电技术管理工作（E-mail）dk6203117＠163．com