0 引言
提升机是矿井的重大安全设备之一,其运行性能的好坏与优劣不仅直接影响到矿山的生产效率,而且影响到矿山的生产安全。随着企业的发展,生产的规模不断扩大,每个矿山的矿井提升机的数量持续增多,生产任务不断加重,而劳动力资源却在自然减员,迫切要求矿山对多台提升机系统进行集中控制与管理,实现多台提升机远程集中控制、机房无人值守,减少劳动力、增加劳动效率,保证提升机的安全可靠运行,对矿井安全、持续、高效生产,加快矿井生产系统的现代化进程而言,将具有重要的实际意义与经济价值。
1研究内容
整个研究内容分为三大部分,即现场级的提升机智能化控制系统、管理级的提升机集中管理系统以及集中工业电视视频监控系统。
系统主要由三大网络组成,即现场级PROFIBUS总线网络、管理层INDUSTRIAL ETHERNET网络、辅助的B/S架构的视频监控系统。主要任务旨在开发一个集现场多台提升机控制系统及视频监控系统于一体的、具有便于操作的、安全可靠的和自动化程度高的智能集中控制系统。内容包括,现场设备如:主控PLC、变流器、总线式信号、智能型数字监控器、液压站在线监测系统、钢丝绳在线监测系统、PROFIBUS现场总线网络系统等;集中管理设备如:集中管理网络系统、生产报表统计分析系统、设备点检报表系统等;视频监控设备如:视频监控管理服务器、视频管理客户端、视频管理网络系统等。
2系统设计
2.1 控制层网络设计
现场控制网络为PROFIBUS总线网络,即将现场的提升机设备均构建各自独立的PROFIBUS总线网络,支持PROFIBUS-DP通信协议。主要功能:控制层是整个控制系统的核心,在整个控制系统中起着“承上启下”的作用。通过PLC网络使得控制层内各个PLC之间可方便地进行数据交换。经过调试即可实现各PLC中的内部数据在PLC网络上的共享,主控PLC通过数据共享实现对现场各从站PLC进行监控,这样就完成了控制层的网络组建。
2.2管理层网络设计
管理系统设计为INDUSTRIAL ETHERNET网络系统。主要功能:采用SCADA系统通过以太网(Ethernet network)与各个现场主PLC通信,以获得PLC网络共享数据,从而实现对现场各个受控设备的运行状况进行集中监测与控制。集中管理控制系统依托于WINCC和SQL Server技术平台。主要功能有:
⑴ 主要工艺参数进行实时集中控制、显示和存档:工业控制计算机通过网络通信方式,集中获取现场主要的关键工艺参数(深度、速度、电流、油压等),井筒开关、深度指示器以及限位开关动作状态,主井装、卸载设备各部分动作情况,进行实时在线显示,对主机及电控设备主要环节的工作情况进行监视,对提升过程进行控制,将采集到的信息按照要求进行存档。
⑵ 生产过程的模拟显示:采用可视化编程技术,实时动态模拟显示提升运行过程,各种关键参数显示在醒目位置,使开车司机一目了然,确保安全可靠运行,并绘出工艺参数的趋势图,准确提供行程、速度、油压等数据,便于司机观察和操作。
⑶ 生产过程的信息管理系统:各种生产情况、设备运行报表显示及记录。同时,对保存的数据信息进行查询,生成报表,并可以将结果打印出来。
通过现场总线和工业以太网,在集控室形成了多台提升机智能化集中管理、远程控制。机房司机室达到无人值守。集控室实现单人操作多套提升机。
2.3视频监控网络设计
提升机实现集中监控、管理和调度,达到无人值守状态后,作为辅助监视系统的工业视频监控系统是系统安全运行必不可少的一部分,它能直观有效的提前发现问题,对系统运行故障有一定的预警能力,对于安全可靠的控制提升系统有重要意义。其网络示意图如图3所示。工业视频监控系统其主要是由前端设备、通道传输设备、监控中心等部分组成。前端设备是由网络监控摄象机及固定或活动云台等组成;通道传输设备主要是指通道传输介质,系统采用网线和光纤传输,由光纤熔纤盒和光电交换机作为接口;监控中心主要实现对登录用户、前端设备的集中管理和视频图像的解压、显示、存储等功能,监控中心安装有网络视频服务器和视频管理服务器等设备。
3应用实例
金川集团有限公司龙首矿,地处金昌市金川区龙首山下,始建于1962年,年产矿石150万吨,原有4套提升系统,分别是新一号、小罐、大罐和盲井提升系统。该系统于2008年由西安泡芙短视频自动化有限公司经过重新研究设计,与龙首矿一起对提升机电控系统改造安装,形成了现场4台提升机智能化集中控制系统,并且获得了甘肃省科技进步二等奖。龙首矿通过集控室远程监测和控制,实现了现场提升机系统的自动启动、加速、减速、停车,不仅减少了劳动力,实现了现场提升机系统无人值守,而且提高了工作效率、增强了系统的安全性,建立了新型的设备管理模式和设备点检体系。整个系统自2008年运行至今,系统运行安全可靠,实现了减员增效的目的,深得用户好评。
4结论
矿井提升机集中智能化控制系统在矿山上的应用,不仅实现了现场的无人值守,而且提高了系统的安全可靠性,是矿井提升机电控系统未来的发展趋势,为矿山由劳动力密集型向技术密集型企业的迈进提出了解决方案。经过在龙首矿的现场实际应用情况表明,该项技术有在同类矿山推广应用的广阔前景。
参考文献:
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