千万吨级露天煤矿开采成套设备自动化控制系统

（北方重工电控液压设备分公司，辽宁 沈阳 110141）

1 控制系统简介

千万吨级露天煤矿开采成套设备自动化智能控制系统采用SIEMENS 公司S7-400 系列可编程控制器，以及分布式I/O 从站组成的PLC控制系统。并通过工业以太网与本机组的HMI、与上位机通讯，完成机组各设备的速度给定、逻辑控制、工作状态的监测和报警等控制功能。

2 控制系统构成

第一层：现场的所有控制信号通过ET200M 采集到控制系统里。对每个信号和检测元件进行编址，每个元件的地址是唯一的，采用ET200M 远程分布式I/O 替代原有的中央扩展I/O，这样可以将I/O 模块放在靠近设备的现场，减短现场连线，减少故障点，降低成本，各远程分布式I/O站通过通讯电缆完成现场与主PLC之间的数据交换，既提高数据通讯的速度、减少数据错码,而且方便设备的调试。

第二层：各ET200M 通过PROFIBUSDP 网络与PLC进行通讯，将已具有唯一地址的信号送到PLC控制系统里，进行程序编写、逻辑控制，再通过工业以太网，将各设备的PLC接入整个控制系统中，本层主要完成机组工艺流程中提出的各个设备的控制工作；完成各设备间的连锁保护；完成各主控系统的信息集成和相互间的数据交换。PLC控制系统配置清单如表1 所示:

第三层：构建大型露天装备的远程服务平台,将现场的PLC控制系统连接到INTERNET 网络上,实现系统关键状态的3G 网络无线实时传输与更新，在远程监控指挥中心和装备制造基地均可实现大型露天装备的状态监控。并实现数据采集、记录、无线信息传输系统的软硬件防拆与加密功能，提高设备工作状态参数记录与传输的安全性和可靠性。同时，建立远程专家系统和故障诊断体系等技术支持平台，该平台能为顺序、传动、运动、过程以及安全控制提供一个集成的控制架构，并且还能提供通用的控制引擎、软件编程环境，以及跨多个硬件平台的通讯支持,实现先进控制、智能诊断、远程服务等各种功能。

3 控制系统实现的功能

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千万吨级露天煤矿开采成套装备的智能对接功能，采用定位检测技术,以及先进交流变频调速传动技术，调速设备采用SIEMENS 公司的S120 系列多传动式交流变频调速系统驱动。该系列交流变频调速装置为全数字控制方式，再加上数字式速度闭环控制系统，使系统有较高的控制精度。多传动式传动系统中的整流回馈装置，在设备制动时，可将能量可回馈电网，各交流变频调速装置均设有通讯模板，通过Profilbus-DP 工业现场总线与PLC控制系统进行数据交换。从而实现多台大型装备复杂工况下机群集成控制、快速准确自动对接控制。

自移式破碎站在实际作业中，由于不同采幅煤层特性不同、爆破工艺参数的差异，使得各采幅的粒度级配差异较大。根据研究物料参数感知、机械设备受力强度等重要参数的测量及感知方法，并针对物料输送和破碎历史数据进行学习和挖掘,可以根据破碎机负荷及运行状态实时监测物料特性，通过自动化控制系统·调节喂料速度，既做到功率消耗最小，又能有效防止大块卡料造成停机故障,实现智能破碎。

装备具有位姿感知及智能预警功能。通过配置水平、竖直位置传感器，信号处理器、风速测量仪、实时监测自移式破碎站行走姿态、并根据监测信息及时实施速度调整、危险姿态报警、高危姿态停车以保证设备安全可靠运行。

4 应用体会

4.1 S7-400 系列PLC具有超强的实时处理能力，数据交换速度快，存储能力强。非常适用于过程控制行业中需要处理大量数据的任务。采用模块化结构设计，无需估计插槽规则，无论是集中式组态还是分布式组态，都有种类众多的模块可供使用。

4.2 一个大型自动化项目中常常包括若干个控制相对独立的从站，各个从站之间通常需要传递一些连锁信号，这些都需要通过PLC的通讯功能实现，通信功能在大型项目中尤为重要。本机组采用了Industrial Ethernet 和Profibus DP 网络实现通信，从而实现PLC控制系统对现场设备的控制，提高生产效率。

[1]西门子公司.西门子工业网络通信指南[S].

[2]西门子公司.SIMATIC S7-400.