矿井主扇风机自动化与信息化改造.pdf

5 2 河 北 煤 炭 2 0 1 0 年 第4 期 矿并主扇风柳自动化与信11 1 改造 单锦江 开滦能源化工股份公司 范各庄矿业分公司， 河北 唐山0 6 3 1 0 9 摘 要 文章主要介绍 了矿井主扇风机 的自动化与信息化改造技术 ，详细论述 了其硬件构成 以 及控制系统，在计算机控制下完成无人值班，实现远程监控和故障诊断。 关键词P L C ；主扇风机；自 动化；信息化 中图分类号 T D 7 2 4 文献标识码 B 文章编号1 0 0 7 1 0 8 3 2 0 1 0 0 4 - 0 0 5 2 0 3 1 概述 T r a n s f o r ma t i o n o n t h e a u t o ma t i o n an d i n f o rm a t i o n o f t h e ma s t e r v e n t i l a t i ng t a n l n ml n e ‘ 一 ‘ ● ● S HA N J i n - j i a n g 矿井主通风机自动控制系统的设计是根据矿井 通风机运行规程和有关规定 ，考虑风机装置的不间 断运行特性 ，一般设置两台互为备用的风机 ，一组 工作、一组备用。由于风机的运行与管理以及风机 参数的观察，传统做法是采用人工操作方式。该方 式操作过程繁琐、劳动强度大、自动化程度低、不 适应现代化矿井管理 ，为了提高效率及保护设备， 该系统对风机的各种运行、工艺参数进行了在线监 控；同时为了能够做到远程无人值守控制及远程故 障诊断的需要，组建了企业级的以太网络系统。 为了远程监视和控制风机的运行状况，搭建工 业以太网平台来完成其监控；进而把风机的运行状 态参数及故障信息发布到 I n t r a n e t 甚至 I n t e me t 网 上 ，这样多位专家和技术人员可以在异地同时对风 机的运行状态进行分析 ，提高办事效率。 2总体设计方案 1 设计与系统配套的保护监测系统，实现 风机运行工况的实时就地、远程监控。 2系统控制模式为手动、自动 P L C网 络控制 上位机网络监控。 3系统运行方式 3 ． 1 自动方式 在此种方式下， ． 不需要人的参与，完全由现场 的 P L C进行智能检测控制 ；若运行时出现问题 ， 风机即能 自 动的调节风量切换到另一台风机；并提 示相关的工作人员进行现场维护。 3 ． 2 远控方式 即在中央集控室的上位机上进行控制 ，此时， 自动方式失效，只能由集控室的工作人员进行相应 的控制；此种方式时，必须按照正确的操作规程进 行控制 ，在上位机软件上进行了相关的控制闭锁， 若操作出错时， 会进行相应的警告或提示。 3 ． 3 手动方式 在此种运行方式下，所有控制均在现场的触摸 屏上进行控制，控制的优先级最高， 但是在此种方 式下进行操作时，因为触摸屏是直接改写 P L C的 内部寄存器，所以，强烈建议操作人员要严格执照 操作规程来进行操作。 4控制系统功能 1 该系统利用 8 支均速管流量计来监测流 量 ，结合高精度的差压、负压传感器，依靠 P L C 高速的数据处理能力，实现风量的准确计算。 2 具备就地手动， 远方手动 ／ 自动等运行方 式，控制方便、灵活。 3 实现风机的无人值守控制及运行参数 风量、负压、电流、电压、振动、温度等 的远 程在线监测。 2 0 1 0 年第4 期 河 北 煤 炭 5 3 4实现风机运行 的分级控制 ， 统远程控制与就地控制的冲突问题。 解决 风机 系 5 ． 2 上位机软件编制 5实现风机运行状态下的风门远程调节。 6 实现风机运行中的风门开启、关闭与风 机运行的逻辑闭锁功能，防止各种误操作的发生。 7具备开放的 以太网通讯接 口，可方便实 现矿上其它系统的接入。 8采用高可靠性的上位机组态软件和抗干 扰性强的工控机系统及不间断电源系统，实现风机 的远程故障诊断功能。 9实现风机运行中的数据记录、故障报警 及报表打印功能。 5软件编制的设计 在风机无人值守 自动化系统中，软件分三部 分，即P L C软件、上位机软件和触摸屏软件。 5 ． 1 P L C程序设计 考虑到矿井主风机运行工况的特殊性 ，程序的 设计按控制方式的不同分三个部分自动，手动， 远控。此处还有 自 诊断技术等。 5 ． 1 ． 1 自动方式 在此种方式下，不需要人的参与，完全由现场 的 P L C进行 智能检 测控制 ；若运 行时 出现问题 ， 风机 即能 自动地调节风量切换到另一 台风机 ；并提 示相关的工作人员进行现场维护。 5 ． 1 ． 2 远控方式 即在中央集控室的上位机上进行控制，此时， 自动方式失效，只能由工作人员进行相应的控制 ； 此种方式时，工作人员必须按照正确的操作规程进 行控制 ，在上位机软件上进行了相关的控制闭锁 ， 若操作出错时，会进行相应的警告或提示。 5 ． 1 ． 3 手动方式 在此种运行方式下，所有控制均在现场的触摸 屏上进行控制，控制的优先级最高，但是在此种方 式下进行操作时，因为触摸屏是直接改写 P L C的 内部寄存器， 所以，强烈建议操作人员要严格执照 操作规程来进行操作。 5 ． 1 ． 4 自诊断技术 在程序中进行了设备的 自诊断。在启动设备 前，依靠高可靠的检测装置，可以在程序中对设备 运行条件进行检测，若某一运行条件不满足，就给 出相应的运行警告 ，提示工作人员迅速检查设备， 并进行相应的操作 ，沿路进行工况的需求。 上位机软件采用世界先进 的 I N T O U C H组态软 件进行界面组态，界面的可读性强，性能稳定，功 能强大 ，有很大的后备扩展空间。 5 ． 3 触摸屏软件的编制 触摸屏作为现场最高优先级 的控制工具 ，在对 其软件的组态时，充分考虑了其相关的安全问题， 考虑到现场工作人员的方便操作，组态界面对现场 设备进行了很好的模拟，使得工作人员可以一 目了 然地看懂其操作 ，同时 ，为了防止越限操作的发 生 ，对各个操作按钮进行 了权 限处理 ，只有相应的 工作人员才有权限进行相应级别的操作。同时触摸 屏还集成了故障报警功能，实时显示系统运行中出 现的各类报警信息。 5 ． 4 紧急状态的处理 在 自动方式时，若程序检测到风机停止运行， 或电压电流等出现过大的波动，则自动切换到另一 台风机并发出紧急报警信号，提示维护人员进行紧 急维护 ，同时 ，在上位机和触摸屏的组态界面上会 给出相应的故障信息。 手动或远控方式时，风机不能自动停机或切换 风机，只给出相应的紧急报警信息，提示维护人员 进行紧急维护 。 此外，若风机的三种操作方式同时失效的情况 下，还有一种预备方案， 那就是进行现场高压柜的 手动控制。此情况只是一种预设，出现的几率几乎 为零，但是考虑风机运行时的特殊工况要求，仍然 给出此种情况下的处理方案作为可靠性的保证。此 种情况一般只是进行现场设备调试时的一种应紧措 施。进行现场高压柜的手动控制时， 要严格按照操 作规程来进行操作 ，此时没有任何的安全闭锁存 在 ，要求操作人员要具有较高的素质 ，对系统要有 较完善的了解。正常运行时若在自动方式状态，除 了象停电这样的非常规故障外，风机的自动控制系 统能够满足各种故障情况下的不间断通风运行 ，从 而达到 自动控制的目的。 6 自动控制的实现 风机系统的自 动控制是与风门的自动控制结合 在一起的，控制轴流风机的运行规程及不间断运行 的特性，当监测系统检测到一组风机的运行参数出 现故障时，风机故障系统进行相应的报警提示，并 自动切换到热备用的另一台风机 ，同时完成风门的 河 北 煤 炭 2 0 1 0 年第4 期 自动调节过程，并保证风机的切换过程在 1 0 m in 以内完成。 系统采用德 国 S I E ME N S的可编程控制器 带 触摸屏 作为风机主控制器 ，地面控制 中心采用 研华工业控制计算机作上位机 ，系统具有现场可编 程、输人 ， 输出点数可扩展、显示操作简便等特 点，除能完成风机就地控制外，还可通过以太网接 口与全矿综合 自 动化网络连接，由集中控制中心监 控所有被控设备。 7 结语 能够在生产过程中实时掌握主通风机运行参数 和状态，改变了传统的设备管理方式，提高了主通 风设备的 自动化管理水平 ，有力地保证了主通风设 备的经济、可靠运行，为设备的管理和维护提供了 可靠的依据。利用高可靠性的工控 P L C实现通风 ● H - ◆ It - , bJ I - ● ● ◆● I◆ ◆ - ◆ I , ,Ip - *l- ● H‘ ◆ ◆- ●叫 - ●■p ◆一 l I - ●p ●． 1 ● h● ● 一 ■ 上接第 4 7页 浆泵同时、联合工作 ，注浆站的最大注浆流量达到 5 0 m 3 ／ h ，其注浆能力是普通注浆站的3 倍。 3 可制备粘土水泥浆、粉煤灰水泥浆及水 泥单浆液等不同浆液，既满足了矿井防治突水及煤 炭自燃的需求，又节约了注浆成本，如 1 1 9 2 工作 面，加固底板所用的注浆材料为粘土水泥浆，与注 水泥单浆液相比，成本由 2 6 0万元降低到 1 0 0万 元。 4 实现了制浆系统的自动化控制 ，确保了 注浆系统的稳定运行 ， 减少了人为因素影响，提高 了系统的可靠性。 一哪 ～”I 。 一 ．1 l ⋯一一。 l 】 一 ．1 l 晰 ．’ l ● I ’ ● l ‘● ◆■ I 上接 第 4 9页 辅滚筒拆除， 过去手工锤砸、导链拉都不成功。在 改用小规格液压单体顶移主辅滚筒办法，有过去的 2 O h ，缩短为 3 ～4 h 。 ‘ 7 由于采用液压单体顶移的方法，用力均 匀 ，力量较大 ，缩短 了拆除时间。 3 结语 在综采工作面Jl 漕 胶带输送机拆除工艺中，有 以下成熟的技术措施与管理经验 ，值得借鉴与推 广 1 拆除准备工作很重要，主要是提前缩短 机的在线监测及控制，并通过与中央集控室的工业 控制计算机联网，实现通风机的远程监视和控制 ， 达到无人值守的目的。 参考文献 【 1 】 周乃荣 ． 矿山固定机械设备手册 【 M】 ． 北京煤炭工 业出版社，1 9 9 6． 【 2 】 周明天， 汪文勇 ． T C P I P网络原理与技术 【 M】 ． 北京 清华大学出版社，1 9 9 6 ． 作者简介单锦江 1 9 8 0一 ，男，河北遵化人，助理工 程师，开滦能源化工股份公司范各庄矿业分公司从事技术 工作。 7 结语 收稿 日期2 0 1 0 - 0 6 - 3 0 ；编辑毛志国 为满足葛泉矿东井注浆量较大的需求，设计了 新型地面固定注浆系统，保证了浆液的质量。计算 机控制单元控制制浆单元 的运行 ，实现了浆液的 自 动化高效配制，显著提高了注浆和喷涂效果，确保 了葛泉矿东井 9 煤层的安全开采，完全可以在类 似条件的矿井推广应用。 作者简介张其朋 1 9 6 5 一 ，男，河北邢台人 ，工程 师，冀中能源股份公司葛泉矿通风 区副区长，主要从事通 风与安全技术工作。 收稿 日期 2 0 1 0 0 6 1 7 ；编辑 毛志国 ．Q, - q- ● t ● ●H 4 - d n H． ●一 d , Q - ■◆巾_● - ◆- h● “ ， ●H● ●- H- ●● - ●“■ H - ‘ ●一 ● ’ ◆ 1- 坤 ◆-● ◆ 储带仓与松动各部连接螺栓。 2 保留胶带输送机的移动式机尾，可以保 证转载机的正常外移。 3 提前做好各项准备工作 ，组织适当人力 配合综采队在检修班施工，并按拆除专题会议纪要 明确各方责任，可实现多项目平行作业，减少施工 用时，提高施工效率。 作者简介李东祥 1 9 6 5一 ，男，河北沙河人，采煤工 程师，冀中能源股份公司邢台矿维修区书记。 收稿 日期 2 0 1 0 - 0 6 - 1 7 ；编辑 毛 志国