矿井地面供电自动化控制系统设计初探.pdf

当 代 化 工 研 究 〇 Modem Chemical Research 技木应用与研究技木应用与研究 2020 12 矿 井 地 面 供 电 自 动 化 控 制 系 统 设 计 初 探 * 李辉辉 山 西 寿 阳 璐 阳 长 榆 河 煤 业 有 限 公 司 山 西 045400 摘要摘要对于当前煤矿在生产过程中，出现的地面供电系统落后、设备服务年限长、老化问题严重等等问题，就设计矿井地面供电自动化 控制系统，对原供电系统进行升级，利用这样的方法来有效解决以上问题。本文就先了解矿井地面供电自动化控制系统内容，然后说明矿 井地面供电综合自动化系统的设计，为煤矿的发展提供相应参考. 关键词关键词矿井；地面；供电自动化；控制系统；设计 中图分类吾中图分类吾T 文献标识码 文献标识码 A Exploration on the Design of Ground Power Supply Automatic Control System of Mine Li Huihui Shanxi Shouyang Luyang Changyuhe Coal Industry Co. , Ltd. , Shanxi, 045400 Abstract In the current coal mine production process, there are some problems such as backward ground power supply system, long service life of equipment, serious aging problems, etc. This paper designs a ground power supply automatic control system o f mine, upgrades the original power supply system, and uses this to effectively solve the above problems. This paper first understands the content o f the mine ground power supply automation control system, and then explains the design of the ground power supply automatic control system o f mine, hoping to provide corresponding reference for the development o f the coal mine. Key wordsi mine; ground automation o f power supplycontrol system； design 某煤矿因为自身的地面供电系统较为落后，所以不能够 有效的满足当前的生产需求，而且在这其中还因为其中一些 设备老化严重，所以供电系统的可靠性较差，必须要对其进 行升级，才能够更好的为煤业生产所服务。在地面供电系统 中，对其供电控制非常重要。控制系统是整个地面供电工作 中的管理核心，通过控制系统才能够为系统检修、问题找寻 提供相应帮助。自动化控制系统的发展也是矿井地面供电管 理的未来发展趋势。针对这种情况，就对升级的地面供电控 制系统进行具体研宄。 1. 煤矿地面供电自动化系统内容 对于地面控制自动化控制系统来说，主要是以计算机技 术和传输技术作为支持，进而形成能够为地面供电系统进行 管理的控制平台[1]。对于自动化控制系统来说，其工作内容 有观察地面网络的运行情况，对变压器、线路的具体情况进 行监测，通过这样的方法为管理人员提供相应的管理支持。 控制地面开关，为这其中所出现的问题提供相应的操作方 法，然后根据自动化控制系统所提供的数据，来检查其故障 内容。从以上情况就能够看出，自动化控制系统自身具备开 源化、集中控制等等特点，能够更好的实现对网络的有效控 制。 2. 地面供电自动化系统结构 图1地面供水自动化控制系统结构 因为对于地面供电自动化系统来说，主要是为了针对煤 矿自身的生产特点所出现，其网络结构，如图1所示。 对于这部分系统来说，主要分为两部分，分别是地面和 井下[2]。对于井下来说，主要是电网调度、变电所等等，利 用相应的机械来为计算机设备的运行提供帮助。对于井下的 高压系统来说，通常情况下，都是使用高压式的防爆开关， 与此同时还在这其中设计微机保护器。这种设备自身具有短 路、过载保护等等功能，在测控开关和分站之间使用双芯电 缆来对其进行连接，而对于地面部分来说，则是由地面变电 所和集控中心来组成。 3 系统特点3 系统特点 因为i面供电自动化系统是由多个部分所组成，而且每 一个部分都有着属于自己的特点。首先，站控层。这部分主 要是对系统进行实时监控，并且还能够对这其中所产生的信 息进行具体研究，这部分是地面供电自动化系统中的核心部 分。其次，网络层。网络层的主要作用就是传递信息，通过 利用相应的网络技术来将站控层的信息有效的整理。其次， 将最终分析的结果有效的传输到间隔层中，在这其中网络层 的作用就是起到信息传递的作用[3]。最后，间隔层。对于间 隔层来说，其主要的任务就是将传输过来的信息进行分析， 在不影响工作的基础上，然后对其出现的问题进行报警，还 能够在这其中对于已经出现的问题进行维修。 4.矿井地面供电自动化控制系统设计内容 因为地面供电系统所涉及到的方面较多，而且电缆布置 非常复杂，不同位置的供电需求各不相同。所以这样就会导 致整个系统在运行过程中会出现大量的电路数据。所以，要 求控制系统需要构建相应的数据库，对于不同信息进行正确 分类，进而来让系统能够有效识别控制内容，并采取相应的 方法来对其进行控制。以往的电气开关大多都是由继电器来 对其进行控制，这样的方法不仅仪器笨重，而且不能够保证 2020 12 技术应用与研究技术应用与研究 当 代 化 工 研 究 Modern Chemical Research / 其可靠性。如果是对在这其中的某一条线路来进行控制，那 么其操作方法非常复杂。所以，就将原来的通过继电器来控 制开关的设备，换成基于PLC基础下的开关w 。这种技术的优 点就在于能够通过计算机技术来有效的控制，提高系统自身 可靠性的同时，还能够让控制系统更加方便。如图2所示，根 据实际供电需求，来对供电控制系统进行合理规划，并且在 数据库的支持下，能够更好的调整期信息内容、网络技术。 通过PLC控制技术来完善整个控制系统，为其配备相应的硬件 设施，比如服务器、通信网络等等。 设 计 组 态 数 据 库 1 合 理 的 软 件 1系 铕 结 抝 1 J设 计 事 件 库 1 - 1 系 统 涉 及 环 节 多h J I/O驱动I 1的设计1 n昼瓶m- 库n 电 缆 线 路 布 置 零 碎 繁 琐 上 孔 煤 业 地 面 供 电 综 合 自 动 化 系 统 设 计 - 1 设 计 历 史 数 据 库 1 1设 计 内 存 | 实 时 数 据 库 1 - 1 井 下 开 采 条 件 复 杂h* j H综 合 接 入 网 关 1 [引 入 现 代 化 的 技 术 和 设 备 H 环 网 交 换 机 | 图2地面供电自动化控制系统设计流程 1控制系统的软件结构 9. f 图3 数据传输流程 对于自动化控制系统而言，其所涉及到的软件有数据 库、编程语言控制软件和驱动接口这三部分有效组成。在这 其中数据库就是将电路在运行过程中的相关信息有效控制， 并且能够对其进行具体整理、分类，这部分更是控制系统的 核心部分，主要由五部分所构成。第一，就是组态数据库。 这部分主要是用来分析数据、反馈信息、属性和时间等等相 关数据[5]。在搭建组态数据库过程中，可以在这其中将其数 据利用AD0来有效实现，然后将其后所生产的信息由数据库进 行有效保存。第二，事件库。这部分主要用来统计在供电系 统运行过程中所出现的问题。因此，事件库的特点就是要能 够对数据进行及时分析，并且要为其配备较为灵活的后期控 制，这样发生问题时才能够第一时间找出所存在的问题，并 且对其进行及时解决。第三，优先级数据库。这部分能够将 数据库中的重要内容进行调用，并且更好的划分其内容，明 确不同数据的级别。所以，这部分就要确保其时间的精度。 在设计这部分时，应该先将其和整个计算机系统的时间进行 同步，进而在调用数据时才能够确保时间吻合，更加便于管 理人员来对其进行分析。第四，历史数据库。建立这部分数 据库的目的就是为了及时储存一段时间内的数据，方便工作 人员在工作过程中对其进行调用，也能够为管理人员的管理 提供信息。通过建立历史数据库能够很好的化解数据接口的 负担。而在设计历史数据库过程中，通过历史数据缓存方 法，调整其缓存区和计算机内存的数据。此外，还需要在这 其中利用数据压缩技术来有效的控制内存，如图3所示。第 五，内存实时数据库。这个数据库是整个数据库中主要负责 进行数据交换的部分。在构建内存实时数据库过程中，应该 对其访问接口进行合理优化调整。此外，在控制系统中所 存在的驱动接口和编程控制软件是供电网络控制中心，通 过对其数据传输的具体分析，就能够更好的实现对数据的 运输，和下达相应指令。 ⑵控制系统的硬件设备⑵控制系统的硬件设备 在控制系统中主要存在的硬件设备就是综合接入网关 和环网交换机这两部分，对于综合接入网关而言，主要的 目的就是为了能够及时对供电网络中的电路数据进行有效监 测，并且将其传输到相应的管理平台。这部分主要是根据实 际情况来使用相应的控制器和操作系统，然后利用协议来实 现跨平台数据传输。而对于环网交换机来说，主要是以太网 为标准，将其应用于供电控制系统中。所以，环网交换机非 常重要，自身具备着输电局域广，安装方法等等特点，并且 还能够和井上的供电系统进行有效联系，不仅能够发挥自身 的监测目的，还能够更好的实施自动控制。 5. 地面供电自动化系统的实现 ⑴技术线路⑴技术线路 在这其中所涉及到的程序主要是有高级语言来对其进 行编写，通过这种语言能够很好的保护监控，确保监控的 实时性。而且还能够让用户在操作过程中更加简单，在这 种语言的支持下，其功能能够很好的根据周围的环境来进 行调整。 ⑵系统主要功能系统主要功能 对于地面供电自动化系统来说，其功能可以分为不同 类型，比如数据处理、采集、查询、监控等等。在这其中 会有专门的监控系统，来对其进行管理，而在监控系统中 又有核心程序运行，只有核心程序同意的情况下，相应系 统才能够做好相应任务。在核心板块中，主要有报警、维 护等等功能，在这其中的报警功能采取的是PLC可编程功 能，用户可以在这其中利用软件来对报警点进行更改，还 能够以媒体的方式来发布相应警报。 6. 结语 总而言之，通过对地面控制系统的研宄能够发现，利 用自动化控制系统能够很好的确保矿井深层安全。在数据 库、PLC控制技术、网络技术等等技术的支持下，构建更 加合理的自动化控制系统。在这其中所涉及到的软硬件主 要有实施数据接库、驱动接口和编程语言控制软件等等。 地面供电自动化控制系统是未来煤矿行业发展的必然趋 势，也是推动煤矿行业发展的重要方法。 【 参考文献】 [1] 张静.矿井地面供电系统自动化升级改造探析[J].机电工 程技术，2019, 48 12 230-232. [2] 赵骥.地面供电自动化系统在矿井中的应用[J].石化技 术,2019, 26 09 3316. [3] 赵晓規.煤矿地面供电系统自动化研究[J].江西化工， 2019 04 213-214. [4] 孟冯暴.矿井地面供电自动化控制系统设计初探[J].世界 有色金属， 2019 02 15-16. [5] 郝欢欢.煤矿地面供电系统自动化升级改造设计优化[J]. 水力采煤与管道运输，2018 04 83-85, 【 作者简介】 李 辉 辉 （ 1 9 8 7 - ,男，山西寿阳潞阳长榆河煤业有限公 司；研究方向煤矿供电。