计算机应用软件论文计算机软件应用论文综合自动化系统在耿村煤矿的应用

1、计算机应用软件论文计算机软件应用论文：综合自动化系统在耿村煤矿的应用摘要:介绍了综合自动化系统的组成、工作性能,并以义煤集团耿村煤矿为例阐述了系统的应用情况。实践证明,通过采用监控监测技术、视频技术、网络技术、数字信号传输技术、计算机多媒体技术等技术,实现了对煤矿机电运输装备的实时监测、监视和远程集控,保证了设备的安全可靠运转,取得了一定的经济效益。关键词:煤矿;综合自动化系统;远程监测近几年来,PLC控制技术、变频器技术在煤矿机电装备系统中的普遍使用,为实现机电运输系统设备的远程集中控制创造了有利条件。耿村煤矿综合自动化系统就是在这一背景下应运而生的,系统应用了当今国际、国内先进的监控监测技

2、术、视频技术、网络技术、数字信号传输技术、计算机多媒体技术等技术,对煤矿井上下胶带运煤、通风、压风、排水、提升物料运输等系统的设备实行远程监测、指挥和集中控制,使耿村矿的综合自动化水平大大提高。1系统结构耿村煤矿综合自动化系统的结构总体上划分为信息管理、控制与指挥、设备控制3部分。1·1信息管理信息管理部分由Web服务器、数据服务器和个人计算机、工控以太网设备及相关软件通过基于TCP/IP的Ethernet组成, Ethernet贯穿于全矿的各管理职能部门。核心交换机、地面井下交换机、服务器、操作员总站(工控机12台)、工程师站(工控机2台)、千兆防火墙、输入输出设备、不间断电源、打

3、印机等硬件设备安装在地面指挥控制中心。主要对采集的各类数据信息进行处理,并根据需要发布指挥和控制命令信息。1·2控制与指挥控制与指挥部分由PLC现场控制分站、现场操作员站、远程I/O分站、就地和中央控制站、信息层和控制层网关设备、控制总线等组成。主干网络全部采用单模光纤,主要用于实时I/O控制、数据采集和编程下载等。1·3设备控制包括井下胶带、主斜井强力胶带、井上煤楼胶带、井下轨道机车信息集中闭塞、地面压风机、主要通风机、井下架空人车、斜坡运输8个监控子系统以及其他子系统(安全监测、工业电视、电力监控、井下人员跟踪、井下移动通信、办公自动化等7个子系统)。现场安装的监控设备

4、有地面SIPLUS控制器、井下KJD21型控制器、控制分站传感器、摄像仪等,主要用于对设备运行状态的实时监测和监视各种数据信息的采集、传输,并执行指控中心的命令,实现对设备的远程集中控制。2工作性能2·1远程控制与3DVR指挥平台通过12套管控计算机, 16套3D监控站和大屏幕实现全矿机电装备运行工况的监控与指挥。(1)各个集控子系统的远程指挥控制软件能够融合相关子系统二次传感信息及内部状态机模型信息,对子系统的工作流进行远程判断及控制。(2)在3DVR实时引擎的支撑下,全景再现核心集控子系统的运行工况,并能通过色彩变化反映各个现场设备的内部诊断状态。利用自诊断模块提供的可靠参数驱动

5、3D模型,实时全景显示子系统的运行状态及变化趋势。(3)集成相关设备的工业电视信号。(4)通过中央PLC控制器,实现对胶带运输、井下排水、井下斜坡绞车运输、副井提升、地面通风机和压风机、电力监控、架空人车等子系统的远程集中控制。2·2井上/井下双环1 000Mb/s光纤工业以太网数字信息传输通道为工业以太网,主要性能为:(1)主干网络采用单模光纤传输,形成贯通井上下的光纤高速数据传输通道,可同时接入不同协议的数据,在数据传输平台中提供以太网和现场总线的传输链路,实现数据的网络化传输和交换。(2)整个网络具有自愈能力,并在500 ms内恢复正常的通信,确保网络稳定可靠运行。2·

6、;3本地单元/设备控制实现本地单元设备的运行控制和基本保护功能,显示本地控制状态信息。集中控制的单元设备本地控制器统一具有同步互锁控制、故障自诊断和运行控制等功能。在远程控制模式下,本地控制器接受中央控制器的集中调度,在发生通信故障的情况下,能实现自治运行,在故障清除后能够和中央控制器实现信息同步。3系统特点(1)中央PLC采用2套Siemens S7-400大型PLC组成硬件双冗余系统,确保在1套PLC系统发生故障的情况下不停机运行。(2)中央PLC和W inCC服务器连接在网络双环冗余的光纤环网上,具有极高的网络连接可靠性。(3)中央W inCC组态服务器硬件上采用双冗余结构,并在W in

7、CC冗余服务模块的支持下形成冗余组态服务器,确保出现1台组态服务器失效时,系统能正常工作。(4)采用中央PLC实现远程控制的模式能解决病毒攻击导致的全局失效问题,在核心交换机的支持下,还能较好地克服网络堵塞攻击带来的连接失效问题。4应用实例结合耿村煤矿机电运输的实际情况共安装了8个集控子系统。4·1胶带输送机集控子系统胶带输送机集控子系统分为主斜井强力胶带、地面煤楼胶带、东三区胶带、西二区胶带4个胶带监控单元。4·1·1主斜井强力胶带集控单元主斜井强力胶带机驱动功率为485 kW,电机为变频器(ABB)启动,采用日本三菱Q系列PLC控制。主机房内集控系统安装了三菱

8、PLC以太网模块,KJD21集控单元本地控制器,全天候、全方位彩色摄像机,集控单元互锁、运行控制、二次传感、故障诊断模块等硬件设备。4·1·2地面煤楼胶带集控单元地面煤楼运输系统共有13条胶带、2个振动筛。地面煤楼设置1台S7-300控制器,每条胶带配置1个ET200远程终端, 2个手选胶带和2个振动筛共用1个ET200远程终端。由S7-300实现二次传感与融合、协同控制及故障预报,并通过单元协调控制模块在远程指挥中心实现联合控制。现场共装设自动光圈固定彩色摄像仪12个,用以监视设备的。胶带输送机系统分为主斜井强力胶带、地面煤楼胶带、东三区胶带、西二区胶带4个胶带监控单元。

9、运行状况。4·1·3井下胶带集控单元井下原煤运输系统共有9部胶带输送机,东区5部,西区4部。给煤机共9个,东区4个,西区3个,主井底2个。分为东、西区2个胶带机集控单元。集控系统安装KJD21本地控制器10台,给煤机远程控制模块10个,空仓监测开关10个,本安型网络摄像仪20台,胶带集控单元同步互锁、运行控制、二次传感模块各10个。可对胶带机运行状况进行监视、实时监测设备运行参数,实现远程指挥与控制。4·2井下排水集控子系统井下排水系统设备包括井下中央泵房(5台200D43负压排水泵)、东三采区泵房(MD155-30负压排水泵3台)、西二采区泵房(3台MD155-

10、30负压排水泵)3个单元组成。每个泵房安装操作台、控制柜和传感器(包括液位、流量、出水压力、电机轴温等)、防爆电动闸阀,本安型网络摄像仪、集控单元同步互锁、运行控制、二次传感模块,用于监视水泵运行状况,并运行本地自动控制和远程控制。4·3井下防爆绞车集控子系统井下防爆绞车有东三进风行人下山轨道2m防爆绞车和西二2-3煤轨道1·6 m防爆绞车。车房内安装KJD21防爆控制器1台,就近接入井下工业以太网,采用双通信模块和绞车PLC控制器连接,实现本地控制和远程控制。安装本安型网络摄像机1台,用于监视绞车运行状况。4·4副井提升监控子系统副井提升监控子系统。副一斜井提升

11、机为2JK-3·5/30E型,电机功率500 kW,用于提升设备及物料。副二斜井提升机为2JK-3·5/30E型,电机功率310 kW,用于运送人员。绞车房内分别安装S7-300控制器1台,就近接入绞车房工业以太网交换机,采用双通信模块和绞车PLC控制器连接,实现本地监控和远程监控。并安装自动光圈固定彩色摄像仪各1台,监视设备运行状态。4·5地面压风监控子系统地面压风机4台,型号为OGD-42·8/8B,电动机功率250 kW。压风机房内安装PS307控制机4台,彩色摄像仪2个,集控单元互锁、运行控制、二次传感模块各4套,实现对压风机的集控,并具有自动倒台功能,可检测气温、油温、气压、油压、水压、风包温度等参数,并可以远程监视压风机的运行状况。4·6其他子系统包括主要通风机监控子系统、架空人车监控子系统、防跑车监控子系统、安全监控子系统、工业电视子系统、电网监控子系统、井下人