关于集中控制在小庄矿主副井提升系统中的应用

张 涛，刘昌国

（陕西彬长小庄矿业有限公司，陕西 咸阳 713500）

1 概况

小庄矿井设计生产能力6.0Mt/a，主立井井筒净直径7.5m，净断面44.2m2，井深427m，担负全矿井的原煤提升任务并兼进风任务，装备2对20t箕斗。采用多绳摩擦落地式提升系统，共设2个提升机房，智能化集中控制系统主要是采用统一的软件平台，将主井2个提升系统集中到副井提升系统监控控制平台，充分考虑子系统的接入与整合，资源共享，提高系统功能，实现对主井提升系统的集中控制。

集中控制系统使各子系统数据在异构条件下可进行有效集成和有机整合，实现相关联业务数据的综合分析，集控中心人员通过相应的权限对所有设备实时监测和进行控制，实现副井集控对主井提升系统的控制和监管，使主井提升系统从井下煤仓到井上煤仓提升运输系统实现智能自动运行，真正做到无人值守、减员提效。整个系统运行后只需配备二名巡检员即可，一名负责井上设备巡检，一名负责井下设备巡检，同时要在调度室及集控室对两套提升运输系统进行远程实时监控及在远程手动模式下用上位机操作整个提升系统。

2 集中控制系统方案

（1）提升系统专用网络平台。利用调度指挥中心原有核心交换机。将1#主井提升系统、2#主井提升系统交换机通过上行链路的千兆端口与核心交换机连接，1#主井与2#主井千兆交换机之间敷设4芯光纤。

（2）智能集控平台。在副井提升系统操作室设置1台工程师站、2台操作员站，各子系统的数据通过原有网络平台传输到集控中心，通过智能集控平台可以对各子系统设备进行控制。

（3）1#主井提升系统。目前采用西门子SL150变频器及西门子400PLC控制，只能在绞车房进行手动就地控制。现场增加一台集控柜，含控制交换机、电源模块、继电器等相关设备，和现场系统进行通讯，对西门子SL150变频器读写数据：速度给定值、运行电流、运行速度、控制状态字、保护状态字等。同时配相应硬接线，以保证系统的稳定性和安全性，通过PLC模块对1#主井提升系统远程控制。

（4）2#主井提升系统。跟1#系统一样，目前采用西门子SL150变频器及西门子400PLC控制，只能在绞车房进行手动就地控制。现场增加一台集控柜，含控制交换机、电源模块、继电器等相关设备，和现场系统进行通讯，对变频器读写数据：速度给定值、运行电流、运行速度、控制状态字、保护状态字等。同时配相应硬接线，以保证系统的稳定性和安全性，通过PLC模块对2#主井提升系统远程控制[1]。

3 系统功能

3.1 智能运行

（1）1#主井提升系统、2#主井提升系统由集控中心统一调度指挥。可在部分子系统故障状态或其他情况时，及时统一调度，调整运行。

（2）故障处理。故障可分为一级故障和二级故障，报警三种状态。产生一级故障时，全系统停机；二级故障时，系统可解列运行；报警时，全系统仍可运行，但须安排技术人员及时进行处理。

（3）智能化集中控制系统平台通过地面集控中心服务器对子系统的数据采集，在工程师站上完成各子自动化系统的组态，使子系统数据达到有效集成，实现综合监测和控制。

3.2 远程操作站

（1）远程操作员站功能主要包含：①紧急停车：通过硬线连接集控室紧停按钮到原系统硬件安全回路中，对系统的安全可靠运行起到更好地保护作用；②系统故障复位；③系统运行方式选择（自动、手动、检修、过卷恢复）。

（2）操作员站软、硬件配置及其主要功能：①人—机交互界面，与现场操作员站保持一致，实时反馈提升机运行状况、故障信息等；②辅助设备启动/停止、变流器分闸/合闸、提升机运行等操作；③可在工程师站查看系统故障报警等信息，便于工程师在集控室进行故障的详细判断；④构筑工业以太网，采用环网冗余方式。组网介质采用光纤，提高数据的传输速率，降低通讯故障；⑤通过管理级的提升机集中管理系统工业以太网络，每套提升机对应一台上位计算机，分别显示各自提升机的运行状态和重要参数；⑥集控室设有系统语音提示，在提升机运行过程中不断实时提示提升机运行状况；⑦专家故障预警分析系统软件和第一故障判断软件安装在上位计算机中，对提升机有可能出现的故障进行预警；⑧配备部分重要操作按钮硬线接入，使保护更安全可靠。

4 集中管理控制系统网络特点

①全系统网络构架由工业以太网为核心。系统具备很高的接口能力，可以轻松的实现系统的扩容，用以监控新增加的设备。②保证数据传送的快速性，使用光纤作为数据传输的载体，也提高了系统的抗干扰能力，保证数据传输的准确性。③所有的监控设备集中在集控中心，实现数据的统一调度，集中监控。④集中控制室中，主要有对各个系统的主监控计算机。各个主监控计算机针对每一套系统进行监视和控制。实现在集中控制室的远程控制和监视。⑤留有与工业视频系统的接口，可以在工业电视视频系统中加入对系统运行情况的实时数据，实现实时画面和实时数据的共同显示，确保操控和监视人员更准确的对设备进行监控。⑥整个工业以太网系统有充足的备用接口，方便用户增加新的设备，加强对整个系统的监控，提高网络的利用率。

5 视频监控系统

由于1#主井及2#主井现场缺少视频监控，给各系统远程监控带来不便，为了远程监控的可靠、安全运行故给这些现场增加摄像头。①1#主井：增加监控点：绞车房大厅、变压器室、高压室、低压控制室；②2#主井：增加监控点：绞车房大厅、变压器室、高压室、低压控制室；③前端设备：摄像机；④传输设备：光缆和超五类屏蔽双绞线及现有环网系统平台；⑤硬盘录像机：通过光电转换，由网线和光缆传输到总控室的视频管理机上；⑥各现场摄像头通过交换机及原有光电转换，通过原有光纤传输到集控室视频平台，通过原有视频服务器进行管理、上墙。

6 安全保护

现场操作优先保护方式，在现场操作台上增加远程操作使能开关。只有在使能功能触发后，远程操作站进行使能确认，才可以实现远程操作。如果远程操作站在规定时间内没有进行使能确认，则系统自动转为现场操作模式。远程紧停按钮按下后，安全回路立即断开。通讯的自诊断功能：增加远程通讯诊断功能，现场与远程集控室一旦通讯中断后，系统将会把安全回路断开。智能化集中控制系统平台通过地面集控中心服务器对子系统的数据采集，在工程师站上完成各子自动化系统的组态，使子系统数据达到有效集成，实现综合监测和控制。经过一段时间的运行，该系统稳定可靠、达到矿井智能化建设要求，为推进我矿智能化建设走出了关键一步。矿山企业从根本上解决安全、生产、效益问题需通过建设智能化集中控制系统集成平台，将企业的生产过程自动化、企业管理信息化、模拟动态可视化、决策分析进行数据集成、业务集成，才能实现机械化换人，自动化减人、增效目的。