煤矿自动化讲课教案

1、煤矿自动化第三部分煤矿综合自动化系统解决方案一、矿井生产自动化系统解决煤炭生产与辅助生产系统的自动控制，能够实现在地面调度中心监测一线生产工艺数据及设备运行状态，为矿井安全生产提供设备保障；能够实现远程控制，减少危险场所投入人员，增强矿井安全生产能力。主要生产环节：主要生产环节：采煤、掘进、运输、提升、洗选、计量；辅助生产环节：辅助生产环节：通风、排水、压风、供电；其他环节：其他环节：供热、日用消防及给排水、水处理。一、矿井生产自动化系统1.采煤工作面监控系统采煤工作面监控系统（1）主要设备：采煤机、刮板输送机、破碎机、转载机、顺槽胶带机；其他还有乳化液泵、清水泵、液压支架。（2）监控内容：采

2、煤机的牵引速度、方向、位置、电机电流、电压、电机温度、缺水监测；液压支架的工作状况；监测泵站的工作状态、参数、故障信息；监测刮板机、转载机、破碎机运行状态及相关参数；监测被控电机工作电压，电流，温度，运行状态，故障状态；移动变电站电力参数。（3）解决方案：采煤工作面监控系统由专门产品，如Promos控制系统、KTC101等。一、矿井生产自动化系统RS485、以太网接口；ModBus/OPC1.采煤工作面监控系统采煤工作面监控系统一、矿井生产自动化系统1.采煤工作面监控系统采煤工作面监控系统实现与矿调度中心通讯，实现数据上传；在调度中心监控站画面显示工作面生产工艺过程；可以实现工作面前后刮板输送

3、机、破碎机、转载机及泵站设备顺序启停、闭锁控制功能。一、矿井生产自动化系统2.井下胶带运输监控系统井下胶带运输监控系统（1）主要设备：采区胶带运输机、大巷胶带运输机等；（2）监控内容：设备开停状态、故障状态、皮带保护信号（跑偏、打滑、撕裂、堆煤、闭锁等）、电机电流、电压、电机三相定子绕组温度等；（3）解决方案：井下胶带运输监控系统2种控制方案；一种是采用专门控制系统，Promos、KTC101等，胶带综合保护装置；另一种是采用PLC控制系统，配置跑偏、打滑、堆煤、撕裂、拉绳开关等传感器等。一、矿井生产自动化系统2.井下胶带运输监控系统井下胶带运输监控系统1）通讯接口：）通讯接口：RS485、R

4、J45；2）通讯协议：）通讯协议： ModBus、OPC、TCP/IP。一、矿井生产自动化系统2.井下胶带运输监控系统井下胶带运输监控系统（1）胶带输送机之间连锁，实现正常顺序起、停控制，即逆煤流起）胶带输送机之间连锁，实现正常顺序起、停控制，即逆煤流起车、顺煤流停车；车、顺煤流停车； （2）设有胶带保护装置，实现故障自动停车、声响报警；）设有胶带保护装置，实现故障自动停车、声响报警； （3）系统能够矿综合自动化联网；）系统能够矿综合自动化联网； （4）在矿调度中心，能够实时采集设备运行状态及参数等，并能）在矿调度中心，能够实时采集设备运行状态及参数等，并能完成远程控制；完成远程控制； （5）

5、具有沿线语音通讯和急停闭锁功能。）具有沿线语音通讯和急停闭锁功能。一、矿井生产自动化系统3.提升监控系统提升监控系统主要提升机监控系统，对于有些矿斜井提升采用胶带运输机。（1）主要设备：提升机及变频控制设备等；（2）监控内容：提升/下放信号、速度及开车准备状态、故障状态、主回路高低压供电开关状态、电机电流、欠压、过速等信号；（3）解决方案： 采用 PLC（一般为西门子S7-300）。上述信号通过硬结线接至PLC柜接线端子排。PLC配置以太网通讯模块，通过TCP/IP工业以太网协议，RJ45接口与上位监控计算机和矿井调度网络连接。在矿调度中心能实时监测提升机运行状态，及设备综合保护参数；并能确定

6、提升物料、上下人员的情况。提升机房配置后台工作计算机，监测提升机运行状态及状态参数。一、矿井生产自动化系统3.提升监控系统提升监控系统一、矿井生产自动化系统4.井下主排水监控系统井下主排水监控系统（1）主要设备：主排水泵、电动闸阀、电磁阀等；（2）监控内容：工作状态、电机电流、电压、电机温度、出口压力、流量、水仓水位、电动闸阀全开全关状态及阀位值等；（3）解决方案： 采用PLC控制，外设流量、压力、水位等传感器监测水量参数，通过硬接线接入PLC，420mA 模拟量信号；现场开关量信号通过硬接线接至PLC。 PLC配置以太网模块，实现PLC与工业以太网通讯；在井下中央泵房设置工业以太网交换机，通

7、过井下光纤环网，实现数据传输，能够在矿调度中心实现水泵遥测、遥信、遥控“三遥”功能。一、矿井生产自动化系统4.井下主排水监控系统井下主排水监控系统一、矿井生产自动化系统4.井下主排水监控系统井下主排水监控系统u遥信：遥信：系统具有通讯接口功能，系统具有通讯接口功能，系统系统与与调度中心调度中心监控主机通讯，传送监控主机通讯，传送数据，交换信息数据，交换信息；u遥测：可在矿调度中心，对泵房设备运行状态实时在线监控，实时监遥测：可在矿调度中心，对泵房设备运行状态实时在线监控，实时监测、检测水仓水位、水泵出水压力、出水流量、电机温度等状态参数，测、检测水仓水位、水泵出水压力、出水流量、电机温度等状态

8、参数，能够监测中央变电所高低压开关柜电气参数，如电压、电流、无功功率、能够监测中央变电所高低压开关柜电气参数，如电压、电流、无功功率、有功功率等；有功功率等；u遥控：在调度中心监控主机能够遥控：在调度中心监控主机能够实时显示水位、流量、压力、温度、实时显示水位、流量、压力、温度、电流、电压电流、电压等参数，超限报警，故障画面自动弹出，故障点自动闪烁。等参数，超限报警，故障画面自动弹出，故障点自动闪烁。具有故障记具有故障记录，历史数据查询等功能。录，历史数据查询等功能。能够远程操作水泵启停，实现无能够远程操作水泵启停，实现无人值守。人值守。一、矿井生产自动化系统5.主通风机监控系统主通风机监控系

9、统（1 1）主要设备：主通风机（主扇）、风门绞车等；）主要设备：主通风机（主扇）、风门绞车等；（2）监控内容：通风机出口温度、通风机轴承温度、风速、全压、静压、动压、电流、效率、功率、电机温度及风流量。（3）解决方案： 配置一台风机在线监测仪一套PLC控制系统。风机在线监测仪配置相应的数字量输入输出模块和模拟量输入输出模块来实现风道风量、负压等参数信息采集和实现风机的自动化控制。风机在线监测仪通过通讯接口（一般RS485）与PLC实时通讯，完成之间的控制信息的交换。风机PLC控制系统配置工业以太网通讯接口，接入矿井综合自动化系统的井下光纤工业以太环网上。在矿井生产调度指挥中心可观察到通风机房监

10、控系统中的各种参数和运行状态。通讯协议采用TCP/IP协议。一、矿井生产自动化系统5.主通风机监控系统主通风机监控系统（1 1）主要设备：主通风机（主扇）、风门绞车等；）主要设备：主通风机（主扇）、风门绞车等；（2）监控内容：通风机出口温度、通风机轴承温度、风速、全压、静压、动压、电流、效率、功率、电机温度及风流量。（3）解决方案： 配置一台风机在线监测仪一套PLC控制系统。风机在线监测仪配置相应的数字量输入输出模块和模拟量输入输出模块来实现风道风量、负压等参数信息采集和实现风机的自动化控制。风机在线监测仪通过通讯接口（一般RS485）与PLC实时通讯，完成之间的控制信息的交换。风机PLC控制

11、系统配置工业以太网通讯接口，接入矿井综合自动化系统的井下光纤工业以太环网上。在矿井生产调度指挥中心可观察到通风机房监控系统中的各种参数和运行状态。通讯协议采用TCP/IP协议。一、矿井生产自动化系统5.主通风机监控系统主通风机监控系统一、矿井生产自动化系统5.主通风机监控系统主通风机监控系统控制功能：a具备就地手动/远方手动/自动等运行方式，控制方便、灵活；c能够实现风机的无人值守控制，实现运行参数（风量、负压、电流、电压、振动、温度等）的远程在线监测；d实现风机运行的分级控制，解决风机系统远程控制与就地控制的冲突问题；e现风机运行过程中的风门开启、关闭与风机运行的逻辑闭锁功能，防止各种误操作

12、的发生；显示报警功能：a障报警显示。b在调度中心监控站画面显示矿井通风机系统运行状况，在服务器存储采集的信息，构建历史数据库；在调度中心实现矿井通风机系统设备信息的WEB发布。系统特点a选用先进的控制器，系统的实时性好，可靠性高，数据处理速度快；b提供标准通讯接口和OPC协议，可兼容风机在线监测仪，在监控主机显示风速、风压、瓦斯浓度等各工艺参数；可以方便的和矿井环境安全监控系统联网，实现集中管理，有利于把握全矿的安全状况；c具有历史数据储存功能，为风机检修、查找故障提供数据支持；d系统具有以太网、RS485接口，可方便与矿井综合自动化控制网络、电力监控系统联网。一、矿井生产自动化系统6.空气压

13、缩机监控系统空气压缩机监控系统（1 1）主要设备：空气压缩机及附属设备等；）主要设备：空气压缩机及附属设备等；（2）监控内容：u温度：一级气缸排气温度、二级气缸排气温度、后冷却器排气温度、冷却水进水总管水温、空气压缩机组冷却水排水温度、空气压缩机传动机构润滑油温度、空气干燥器装置进气温度、空气干燥器装置排气温度、加热再生吸附式空气干燥装置加热器温度、加热再生吸附式空气干燥装置再生气进气温度、加热再生吸附式空气干燥装置再生气排气温度、冷冻式空气干燥装置蒸发温度等。u压力：压缩机空气站供气母管压力、一级气缸排气压力、二级气缸排气压力、储气罐气压、空气压缩机组冷却水进水（阀后）压力、空气压缩机组传动

14、机构润滑油压力、空气干燥装置压差、空气过滤器压差等。u流量：压缩空气站供气母管流量。u电源回路：电压、电流、启停、故障等。一、矿井生产自动化系统6.空气压缩机监控系统空气压缩机监控系统（3 3）解决方案：）解决方案： 系统由硬件、软件、及网络部分组成。系统由硬件、软件、及网络部分组成。硬件由控制分站、操作台、各类传感器、中间继电器、信号变送器、监控分站组成。硬件由控制分站、操作台、各类传感器、中间继电器、信号变送器、监控分站组成。采用采用PLCPLC控制系统，控制系统通过光纤把信号接入工业以太网实现远距离监控。监测控制系统，控制系统通过光纤把信号接入工业以太网实现远距离监控。监测需要的所有信号

15、，经传感器检测，送入相应的信号变送器转换成标准信号，由变送需要的所有信号，经传感器检测，送入相应的信号变送器转换成标准信号，由变送器送入控制柜内配置的器送入控制柜内配置的I/OI/O模块，形成监控的原始信号源。模块，形成监控的原始信号源。一、矿井生产自动化系统6.空气压缩机监控系统空气压缩机监控系统一、矿井生产自动化系统7.矿井供电监控系统矿井供电监控系统地面变电所（站）：地面变电所（站）：主变电所（6kV、35kV、110kV）、场地变电站；井下变电所（站）：井下变电所（站）：井下中央变电所、采区变电所、移动变电站。矿井供电监控系统在综合自动化解决方案中都是作为集成接入系统，一般有2种方案。

16、u地面、井下变电所（站）统一考虑，组成专用的电力监控网；u各变电所（站）单独考虑，分别接入综合自动化监控网络。一、矿井生产自动化系统7.矿井供电监控系统矿井供电监控系统（1）地面主变电所：）地面主变电所：u主要设备：高低压开关柜等；u监控内容：开关柜分合闸状态、电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电度、过流保护、短路保护、漏电保护等；u解决方案：配置微机智能综合保护，完成上述电量数据采集及监测，安装后台管理机，与综保通讯；后台管理机提供以太网接口，OPC协议或标准Modbus协。一、矿井生产自动化系统7.矿井供电监控系统矿井供电监控系统（1）地面主变电所：）地面主变电所：一、矿井生产自动

17、化系统7.矿井供电监控系统矿井供电监控系统（1）地面主变电所：）地面主变电所：u遥信：系统具有通讯接口功能，系统与调度中心监控主机通讯，传送数据，交换信息，实时显示设备工作状态；u遥测：可在矿调度中心，实时监测电压、电流、有功功率、无功功率等参数，可检测高压柜分合闸状态；u遥控：在调度中心监控主机能够实时显示上述各参数，超限报警，故障画面自动弹出，实时显示设备故障信号，故障点自动闪烁。具有故障记录，历史数据查询等功能。可以具备远程操作开关柜的功能。一、矿井生产自动化系统7.矿井供电监控系统矿井供电监控系统（2）采区变电所：）采区变电所：u主要设备：矿用隔爆高低压开关柜等；u监控内容：开关柜分合

18、闸状态、电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电度、过流保护、短路保护、漏电保护等；u解决方案：配置井下测控分站，完成上述电量数据采集及监测；井下测控分站提供标准通讯接口（以太网或RS485通讯接口），OPC协议或标准Modbus协议。一、矿井生产自动化系统7.矿井供电监控系统矿井供电监控系统（2）采区变电所：）采区变电所：光光纤纤矿矿井井工工业业自自动动化化监监控控网网络络各各综综合合保保护护监监视视器器485总总线线 Modbus协协议议EtherNet/IP OPC采采区区变变电电所所工工业业以以太太网网交交换换机机KJF81监测分站一、矿井生产自动化系统7.矿井供电监控系统矿井供电

19、监控系统（2）采区变电所：）采区变电所：u遥信：系统具有通讯接口功能，系统与调度中心监控主机以以太网通讯，传送数据， 交换信息。u遥测：可在矿调度中心，实时监测电压、电流、有功功率、无功功率等参数，可检测高压柜分合闸状态。u遥控：可以实现远程操作开关柜的功能。一、矿井生产自动化系统8.洗煤厂综合自动化系统洗煤厂综合自动化系统u比较复杂；洗煤工艺不同，控制策略不同；u分为控制系统、工业电视系统、管理信息系统。（1）控制系统光光纤纤Controller LinkController LinkCS1G-CPU45HCS1G-CPU45HCS1G-CPU42HController LinkContro

20、ller Link工控机工控机工控机工控机UPS-1KVA集控室集控室新主站新主站(2#PLC)(2#PLC)原系统原系统光纤收发器光纤收发器光纤收发器光纤收发器交换机交换机 (Hub)(Hub)屏蔽双绞线屏蔽双绞线新分站新分站(1#PLC)(1#PLC)一、矿井生产自动化系统8.洗煤厂综合自动化系统洗煤厂综合自动化系统（1）控制系统：PID算法，以重介洗选为例u密度控制u液位控制（2）工业视频系统：现场设置摄象机；集控中心安装监视器。通过与控制网络互联，动态显示选煤厂设备的运行状态。（3）管理信息系统：生产调度、技术管理， 煤质化验管理。一、矿井生产自动化系统9.其他合自动化系统其他合自动化

21、系统u辅助运输监控系统u制氮监控系统u日用消防及给排水监控系统u水处理监控系统u锅炉及供热监控系统。二、矿井安全监测系统u矿井安全：环境安全、人员安全、设备安全；u煤矿事故：瓦斯（煤尘）爆炸、透水、冒顶、火灾、机电事故8类；u措施：针对不同类型事故发生原因，采取不同解决方案，做到事故预防。瓦斯监测系统、人员定位跟踪系统为例。二、矿井安全监测系统1.、瓦斯监测系统u 在井下采煤工作面、掘进工作面、主要巷道、机电硐室及等处设置各种传感器，监测瓦斯、温度、风速、负压等各类环境参数，监测风门开关、风筒开关、各种机电设备开停等生产状态参数及电压、电流、功率、电度、馈电状态等电力参数。当出现超限情况时，地面调度中心及现场均应有声、光报警。通过远程断电器实现瓦斯风电闭锁、瓦斯断电、故障闭锁及其它必要的控制。u 系统结构地面中心主站、井下分站、前端传感器。分站之间通过现场总线（如CAN总线通讯）；通过专用网络将数据传到主站。 二、矿井安全监测系统1.、瓦斯监测系统二、矿井安全监测系统1.、瓦斯监测系统u 配备传感器类型： 1）瓦斯传感器2）一氧化碳传感器3）风速传感器4）局扇风机开停传感器5）风门传感器6）瓦斯断电器7）开停传感器二、矿井安全监测系统2、人员定位跟踪系统u 针对井下移