分布式控制系统用于大型矿区研究

摘要：大型矿区所涉及的采掘面积更广，与中小型矿区作业存在着明显的差异性。为了更好地完成矿区生产任务，应配备专用控制系统为支撑，辅助采煤人员的操作指令。分析了分布式控制系统用于大型矿区的相关问题，推动现代化采煤系统的应用。

关键词：大型矿区；分布式系统；生产；应用技术

与传统信息化相比，现有采煤系统更加适用于大型矿区的作业要求，而不是仅限于中小型矿点，这为企业拟定开采方案提供了更多的选择。因分布式系统是借助计算机控制平台为基础的，现实应用中还要发挥出分布式系统的功能特点，从多个区域执行采煤生产的调度指令。

一、大型礦区采煤的难点

由于煤炭资源开采量的不断增加，中小型矿区已经无法满足市场对煤炭资源的需求，开发出大型矿区才能适应能源供应的要求。根据部分开发出的大型矿区情况，其现场采煤作业面临着一定的难度。

（1）存量多。按照国家对煤炭矿井划分的标准，我国矿井分为特大、大、中、小等四个级别。广义上来说，特大型、大型等均列为大型矿区。如下表，大型矿区的储藏量在120300万吨，庞大的矿资源量对企业提出了严格要求，无论是采掘人员或设备，均要保持高质量的生产作业水平，才能提高矿区资源的有效利用率[1]。

矿井划分等级表

标准特大型大型中型小型

年产量≥300万吨>120万吨4590万吨<30万吨

（2）事故多。安全问题是煤炭生产的难点之一，也是影响企业可持续生产的关键因素。矿井与露天煤矿有着很多的区别，尤其是矿井与地表面深度在几百至几千米之上，井内采煤面临着诸多的风险隐患。例如，井内采煤常遇到瓦斯、通风、坍塌等危险，对人员或设备均带来看严重的危害。

二、分布式控制系统的优点

大型矿区具有储藏量大、危险性高等特点，选定新型系统为支撑是不可缺少的。基于计算机技术条件下，分布式控制系统用于大型矿区是一种先进的采掘模式。

（1）性能优。整个生产过程中的多个控制回路由多台计算机控制，数据可以集中采集。分布式控制系统使用微处理器分别控制每个回路，而中小型工业控制计算机或高性能微处理器则用于实现下一级控制。分布式控制的整体性能十分优越。

（2）易控制。现代煤炭技术注重信息化改造，选用信息科技为辅助以设计更加多功能的采矿系统，帮助矿区解决现实生产中遇到的相关问题。分布式控制系统是计算机技术的应用典范，其可以按照矿区地质分布格局实施全面性的控制，加快了井内采掘流程的规范化[2]。

三、分布式控制系统用于大型矿区研究

分布式控制是计算机技术应用的核心。在煤矿系统中设置程序指令，帮助管理人员解决煤矿开采中遇到的实际问题。分布式控制系统在大型矿区控制中的应用应与系统中固有的控制装置相结合，才能发挥出最佳的采煤指导作用。具体应用如下：

（1）现场控制站。主要由PC总线工控机、机柜、电源、通信控制单元、手动操作单元、自动显示操作单元等组成。其主要功能有：顺序控制、DDC控制、信号报警、数据通信功能、数据采集、打印报表。大型煤矿区的生产面积较大，采煤现场通过建立多个控制站，可以实现一点对一的控制方式。也就是说，每个采煤点都有相应的控制站，逐步形成一个庞大的调度网络。实现了矿区采煤的协调运行。

矿井工程系统图

（2）智能调节器。这是一种数字过程控制仪器，其外观类似于传统的盘式仪表。智能调节器不仅可以接受4～20mA，DC直流电流信号输入的设定值，还具有RS422/485 RS232等异步通信接口。智能调节器应用于大型煤矿区域，可与上位机连接，形成主从式通信网络，接收上位机下发的控制参数，上报不同井间的采煤参数。

（3）集中监控级。大型矿区采煤必须要考虑安全问题的防御，对煤井内添加自动哈监控装置，实时监测采煤中可能发生的异常情况。分布式计算机具备了集中监控、分散监控等两种功能，由集中监控级逐渐扩散监控面域，提升了矿区生产的安全系数。面向操作员和系统工程师的功能，主要是以操作监视为主要任务，兼有部分管理功能[3]。配备计算机和外围设备，以及相应软件，实施高级控制策略，对生产过程进行故障诊断、质量评估。

四、分布式系统软件技术的应用

（1）系统软件。提供系统运行和管理的基本环境，能够为分布式系统创造最佳的运行条件。大型矿区正式开工前，必须对矿区地质条件、煤炭存量等综合考察，结合系统软件功能可自动判断矿区的煤炭参数。

（2）组态软件。软件负责流程管理系统的配置、系统中各设备的定义、各设备工作需求的确定、设备网络地址的分配、各控制点的定义、显示图上点数据的排列等。机械设备是大型煤矿区采掘的主导工具，依赖于机械设备功能的发挥，可减小人工采掘、洗选、运输的难度。组态软件借助计算机平台，对煤产品处理进行智能化编排，维持了开发流程的有序进行。

（3）应用软件。用于整个煤矿开采过程的运行和控制，数据采集、信息分析、优化、控制网络设备和外部设备的完善。运行于系统的人机界面工作站、服务器节点的软件，进行数据采集和事件分析处理、信息存储和管理、二次计算、人机接口监控、远程控制等应用。

五、结论

我国现有煤炭矿井的规模不一，不同地理位置及地质条件下的矿井存量存在差异，这就需要煤炭企业拟定针对性的采煤方案，才能更好地利用井内资源。煤炭信息化是工业生产的前沿趋势，它以三大信息技术为技术指导，推动了煤矿区作业系统的多功能化改造。分布式控制系统在大型矿区生产中的应用，煤炭开采过程可以准确进行，保证了煤炭资源的可持续开采。

参考文献：

[1]龚宏.我国大型矿区分布特点及生产控制[J].中国经济调查，2011，19（4）：3638.

[2]许法根.分布式控制系统应用于大型矿区的技术方案[J].煤炭技术，2010，40（20）：7374.

[3]万磊.现代矿井采煤作业流程的科技化管理[J].山西煤矿，2009，13（6）：4446.

[4]傅少华.基于计算机应用技术的智能化采煤系统研究[J].计算机应用技术，2010，31（15）：3942.

作者简介：马琰（1982），男，江苏宜兴人，本科，硕士，实验师、工程师、技师，研究方向：计算机应用。