罗克韦尔自动化煤矿综合自动化技术在山西柴沟煤矿的应用（本站推荐）

第一篇：罗克韦尔自动化煤矿综合自动化技术在山西柴沟煤矿的应用（本站推荐）

自动化煤矿综合自动化技术在山西柴沟煤矿的应用

摘要：本文介绍自动化技术在山西怀仁联顺玺达能源公司柴沟煤矿的应用。采用罗克韦尔自动化的集成架构及其三层网络技术、罗克韦尔自动化产品，把其他厂家产品天衣无缝地集成在同一个数据网络中，实现整个矿井的“遥控、摇信、遥测”综合自动化控制。

关键词：罗克韦尔自动化 集成架构 煤矿 综合自动化控制 1 引言

山西怀仁联顺玺达能源公司柴沟煤矿下属北京鲁能煤业公司，坐落在煤炭资源丰富的山西省朔州市。根据国家建设十三个煤炭基地的总体规划,“关小建大资源整合”的产业政策,鼓励煤炭企业关小建大，通过资源整合，实现产量集中，提高回采率，减少资源浪费，确保安全生产，维护地方利益等政策，整合三个小煤矿构建成一个现代化大型煤矿—柴沟煤矿。该矿井建设规模为年产600万吨，2006年底开始基础建设，2007年5月投产。该煤矿综合自动化学习了神华集团神东公司的模式，结合自身实际地理环境，以罗克韦尔自动化技术为基础，完成整个矿井和洗煤厂的控制及其监控系统的集成。

煤炭行业是具有强烈行业特征的特殊产业，其特点是：煤炭是非再生性一次能源，煤炭企业的寿命决定于矿井范围内的埋藏量和开采强度；开采与洗选是多种技术相结合、多工种相配合的复杂系统工程，任何环节的失常都可能造成全面停产，甚至引发严重灾害事故；采掘作业是在极限条件下进行的，存在危及人员安全的自然灾害和影响身心健康的恶劣环境，安全始终是制约煤矿生产的瓶颈。

矿井生产包括开采、掘进、运输、通风、安全、排水、供电、洗选等多个环节。在这些环节中，各种监测、监控系统繁多复杂。根据矿井的特殊性华光信息技术公司已经在神华矿井成功的实现矿井综合自动化系统。煤炭行业实施综合自动化的关键是将工业自动化控制技术与煤炭行业的特征及实际相结合，开发具有显著行业特色的现代集成生产系统。随着工控行业的迅速发展，市场不再是一种品牌的天下，煤矿企业要求使用的产品品牌多样化，多种品牌的产品通过工业以太网以及协议的转化都能够在同一个系统配合使用，共同组成自动化控制系统。2 工艺系统简介 2.1矿井工艺系统

柴沟矿井开采的主运输流程：综采工作面或掘进→顺槽胶带机→大巷胶带机→主井胶带机→原煤上仓胶带机→原煤仓。

全矿井配备一套综采设备，美国JOY公司的采煤机、德国DBT公司液压支架和输送机。顺槽胶带机由北京华宁开关柜控制，大巷胶带机、主井胶带机和上仓胶带机都选用变频控制。风井为立井，采用对旋风机抽出式通风。井下主供电和排水在中央变电所及水泵房系统。整个矿井的调度集中控制由调度监控网络完成。

2.2洗煤厂工艺系统

柴沟煤矿洗煤厂的建设规模为6.0Mt/a，主要工艺部分组成：原煤准备系统（包括原煤仓下给煤机和原煤入洗胶带机等）、主洗系统（包括筛分—重介浮选联合流程）、块煤脱水、末煤脱水（浓缩及压滤系统）、产品装车系统。

整个洗煤厂的电控系统很简单，分为两部分：原煤仓下、主厂房、浓缩车间、矸石仓等用电设备及其相关带式输送机的配电控制为主厂房电控系统；产品煤带式输送机及产品仓用电设备的配电控制为产品仓电控系统。2.3自动化控制系统

根据监控分站的位置分散、距离远的特点，控制网络按生产关系和物理位置构成的逻辑多链路网络结构，将柴沟矿所有监控点通过多链路连接为一个统一的控制网络，并接入矿、厂、站调度（集控）室，形成煤矿生产综合自动化系统。

选用ControlNet作为控制层网络，主干采用光纤传导模式，由调度中心通过62.5/125μm光缆连接控制分站或控制系统，构成整个控制层网络，其余如皮带监控系统用软件编程实现第三方通讯就近接入网络。

调度（集控）室是全矿安全生产的监控指挥中心，所有的控制信息在这里汇总并由此发布。根据控制网结构，设置2台监控主机，互为热备，分别经控制网连接ControlNet与EtherNet网关中的ControlNet接口模块，而EtherNet接口模块接入矿局域网交换机，两种接口模块间经由ControlLogix网关背板直接通讯，完成ControlNet和EtherNet的互联互通。

监控软件平台采用RSView32，通过SCADA Server实时采集各系统的数据，即可在调度室实现操作控制；数据上传矿信息网后，可实现在办公终端监视生产过程，供决策部门和管理部门掌握生产最新动态。3生产系统配电及控制 3.1矿井生产系统

矿井生产系统配电控制的范围从井下大巷胶带机开始经过主斜井胶带机至原煤仓刮板机为止。根据生产系统用电负荷要求，在主井皮带驱动机房设一座《地面井口变电所》，在大巷皮带机头附近设一座《中央变电所及水泵房》。(1)胶带机运输系统

原煤主井皮带采用德国西门子公司生产的变频调速系统，配置如下：

·胶带机基本参数(见表1)

表1 胶带机基本参数

·变频器基本参数(见表2)

表2 变频器基本参数

·PLC控制设备组成

主井皮带监控系统选用AB ControlLogix系列可编程序控制器及ControlLogix I/O系统，通过SST-PFB-CLX模块与变频器建立Profibus通讯，完成变频器数据采集和控制功能。

(2)主井皮带变频器控制系统原理图

主井皮带变频器控制系统原理图如图1所示。

图1 变频器控制系统原理图

主斜井皮带机保护，选用ZBK-Ⅱ型皮带保护系统，配有打滑、拉绳、跑偏、纵撕、堆煤等传感器，并配有扩音电话，实现予警与通话功能，该系统以RS-485通讯口与主井口PLC链接，完成ZBK-Ⅱ与工控网的通讯。

上原煤仓皮带保护也设有拉绳、跑偏、纵撕、堆煤、速度等保护，因该皮带较短，为节省投资各种传感器均接入PLC输入模块，实现皮带机的保护功能。

原煤上仓皮带变频系统选用ABB变频器系统，通过DeviceNet网络，与设在井口配电室的PLC主控机进行通讯，3.2大巷胶带机变频控制系统

大巷胶带机变频控制系统主要部件组成如下：

(1)745kW 水冷变频器，包括12脉冲整流单元和各自独立的逆变单元;

(2)两台500kW防爆驱动电机通过减速箱和高、低速联轴节与主驱动滚筒相连;

(3)胶带机变频启动柜内安装有胶带机调速用的变频器和PLC控制系统;

(4)胶带机变频控制系统是通过一套水和空气的交换系统实现冷却降温。

大巷变频控制系统的PLC采用Rockwell公司生产的SLC，通过DH+线与附件的中央变电所的ControlLogix系统相连，实现网络的互联和数据共享。

顺槽胶带机系统也通过标准Modbus协议接入中央变电所的ControlLogix系统。

胶带机控制系统经过Control Net工控网，完成在矿调度室对几条皮带的自动控制。3.3井下排水泵房及中央变电所三遥系统

由于井下中央水泵房与中央变电所是联合建筑，其配电设备也是一个整体，因此按一套三遥系统进行设计。

为了实现三遥功能，在矿调度室对排水泵进行遥控、遥测、遥信，由一套以ControlLogix PLC组成自控系统，外设负压、压力、液位等传感器监测水量参数，通过4-20mA模拟量信号接入PLC(1)高压配电系统

所内共有KYGC-Z型高压柜29台，其中，进线两回、PT两回、联络一回、负荷24回。

为实现变电所三遥控制，在每台高压柜加装一套FLEX远程I/O模块，通过DeviceNet网与设在所内的PLC联网，经ControlNet工控网与设在调度室主控机链接，实现在调度室对高压柜的分合闸及检测分合闸与储能状态；微机保护系统，通过该系统通讯机Modbus口与PLC联网，实现在调度室监测各高压柜电气参数（如电压、电流、有功功率、电度、cos φ等）及其状态参数（如短路、过流、漏电、失压等）。

(2)自动控制原理

·被控设备：3个高压柜、3个低压柜、1台射流泵、6个电磁阀、3个排水泵、3个电动阀及水泵和电磁阀的就地按钮。

·闭锁关系：射流泵闭锁排水泵（真空度达到后才能起排水泵），排水泵闭锁电动阀（但是电动阀若有故障也得停泵），停止排水时要先关电动阀再关排水泵。

·工艺流程及控制逻辑。

(3)主流程

自动启动水泵的流程：开启电磁阀→开起射流泵→检测真空度→真空度到位，关电磁阀，关射流泵同时开启主排水泵→检测正压力→开电动阀

辅流程及停泵流程：关闭电动阀门→关闭水泵

·判断水位→达到高水位起泵排水（起动过程同主流程）。

·遇到故障或要停止排水都要先关阀门再关泵（如果遇到阀门故障则直接停泵）。

·水泵操作先分为就地和程控（就地就是现场按钮控制），程控又分Panelview和远控（Panelview是指plc上面的Panelview按钮控制），远控为调度室上位操作。

·P.V操作和上位操作是一样的。3.4 通风机三遥系统

(1)被控设备

·两台对旋式通风机；

·两台风门绞车。

(2)矿井通风机三遥系统要完成以下自动控制功能

·主扇正常状态下的开、停控制；

·主扇定期轮换控制；

·矿井发生事故需返风时的倒转返风控制；

·风门绞车控制。

以上控制内容均具有遥控与就地控制两种方式。

(3)主扇监控系统需检测的参数

·主电机电器参数：电压、电流、有功、电量、功率因数；

·主扇温度参数：主电机定子及轴承温度、通风机轴温；

·通风机及风门运行状态参数；

·通风机的负压、风量及进口风速。

(4)主扇监控系统与工控网联，实现在矿调度监控

(5)矿井通风机三遥系统配置

通风机房共有15台高压柜，按照智能柜的要求加装PM3000和FLEXI/O模块。

为了实现通风机三遥，在矿调度室对通风机进行遥控、遥测、遥信，由一套以ControlLogix PLC组成自控系统，外设整套负压、风量及进口风速监测装置，通过4-20mA模拟量信号接入PLC。

矿井生产系统，设三套PLC控制主机，完成井下顺槽、大巷胶带机、主井胶带机、上仓胶带机、配仓刮板，电动闸板等自动控制，PLC选用统一ControlLogix机型，根据功能与自动控制要求，配有各种功能模块。4 网络架构采用罗克韦尔自动化网络架构

信息层(Ethernet/IP工业以太网)、控制层(ControINet)和设备层(DeviceNet)。ControlNet是一种高速的自动化网络，可以提供5Mbps的数据传输能力，实时性强，它也因其高度的确定性和可重复性闻名，适用于对控制要求高的复杂环境。它采用并行时间域多路存取(CTDMA)加隐性令牌技术来控制节点对总线的访问，采用通用工业协议CIP保证它的上层协议通信。ControINet技术采取了一种新的生产者/客户通信模式，不仅支持传统的点对点通讯，而且允许同时向多个设备传递信息，从而提高了带宽利用率。ControlNet使用同轴电缆时距离可达5km，节点数99个，两个节点间距离最长达1000m，采用光纤和中继器后通讯距离可达几十公里。4.1洗煤厂生产系统

洗煤厂自动化控制系统的任务是完成各生产设备的控制及闭锁、洗选工艺自动调节以及信息上传和共享，是矿井生产自动化和信息化的重要部分。柴沟洗煤厂自动化控制系统按照安全、实用、可靠、先进、开放指导思想进行设计，吸收以往洗煤厂成功的经验，选用先进的技术和设备来保证整个系统安全可靠正常地运行。

洗煤厂参加集中控制的设备为：从原煤仓下给煤机开始至主厂房以及矸石仓、产品仓为止的全部生产系统的工艺流程设备。

柴沟洗煤厂设置两个监控分站，分别位于主厂房和产品仓低压配电室，控制网络主干采用光纤传导模式，将各监控点通过多链路连接为一个统一的控制网络，并接入洗煤厂集控室，形成一套生产自动化系统。皮带监控系统用软件编程实现第三方通讯就近接入网络，实现网络扩展。4.2系统主要功能

(1)控制方式分为两种：有闭锁的集中程序控制方式和无闭锁的就地控制。其中集中程序控制方式用于正常生产，就地控制用于维修和调试运行。

(2)按逆煤流分时序逐台程序起车，按顺煤流每台卸料完毕程序停车。

(3)设置起车预告信号，警示现场工作人员以免发生事故。

(4)设置禁止起动信号，一旦有紧急情况发生，现场和控制室人员均可解除设备的起动。

(5)在设备起车和运行过程中，如果某台设备因故障停车造成某台设备及其受闭锁的设备停车时，在事故解除后，经起车预告后，则由故障设备开始，按逆煤流方向依原程序继续起车，如故障较大，可转入停车或急停。

(6)在停车过程中，如遇到某台设备故障，则该设备和受其闭锁的设备立即停车，不受该闭锁控制的设备则仍按程序停车。

(7)在任何控制方式中，机旁停车控制按钮均可做到紧急停车。

(8)操作方式：通过人机对话的方式进行操作，控制室的操作人员通过上位机的键盘或鼠标来表达生产调度的意图和命令，去指挥PLC来完成系统的选择和操作。如起、停车命令等。

(9)屏幕显示功能：利用上位机的显示器模拟系统的工艺流程。显示系统中每台设备的工作状态及运行参数。通过对主要生产过程参数进行实时的在线检测，以趋势图的方式显示出来，使调度指挥人员随时掌握现场设备的工作状态及系统各类相关参数的变化情况。

(10)故障报警及打印功能：应用上位机组态软件开发本系统的上位机监控、管理及故障报警功能软件。该报警软件可显示现场设备的各种保护、料位、液位、设备故障等状态。并可即时的打印出报警报表。对各工艺参数可进行制表、打印，实现科学的生产管理。

(11)加压过滤机自动控制应用DH+网接入系统，其上位软件使用Rsview32，便于远程维护及系统整合。

(12)絮凝系统通过DeviceNet网络接入控制主机，实现絮凝剂制配添加功能。4.3柴沟洗煤厂PLC网络配置图

图2为柴沟洗煤厂PLC网络配置图。

图2 柴沟洗煤厂PLC网络配置图

4.4柴沟矿井综合自动化系统网络结构图

图3为柴沟矿井综合自动化系统网络结构图

图3 柴沟矿井综合自动化系统网络结构图 结束语

在建设矿井方案讨论中，我们讨论过两种方案：一种是现在实际实施的工业控制网ControlNet+以太网方案；另一种是全以太网方案。两种方案比较各有优缺点：第一种方案：多年沿用的工业控制网络，可靠性和实时性得到保证，缺点在于专用性和较低的速率；第二种方案缺点在于（1）病毒容易侵入网络，造成网络瘫痪，可靠性不高；（2）添加中继设备投资太高。随着网络技术的发展，可靠性的提高和价格的降低，第二种方案将成为今后的发展趋势。

矿井的皮带电机、风机、泵类等设备是矿井及洗煤厂的关键设备，设备的供电电压从660V到10KV，耗电量达到企业电力消耗的1/3以上，一方面，这些设备在设计时，通常是留有一定余量；另一方面，由于工况的变化，泵类需要不同的流量，皮带设备也会空转运行，或者少量货载运行，风机的风量也是变化的，通过变频控制电机，可以节省大量的能源，改善设备性能，使他们更符合生产工艺。

成功的应用罗克韦尔自动化的集成架构及其三层网络技术、罗克韦尔自动化产品，实现了柴沟煤矿综合自动化系统，也是西安华光信息技术有限公司在神华集团神东公司矿井自动化系统应用后的又一个成功的应用，一个个安全、高产、高效的自动化矿井也将推动我国煤炭行业更上一个台阶，必将坚定我们对先进的罗克韦尔自动化产品的信任。

第二篇：综合机械化和电气自动化技术在煤矿开采上的应用

论文题目：

综合机械化和电气自动化技术在煤矿开采上的应用

山西沁和能源集团南凹寺煤业有限公司

牛向燕

综合机械化和电气自动化技术在煤矿开采上的应用在矿井的生产过程中，采煤工艺的先进与否直接影响整个矿井的生产能力。因此，要尽量选用先进的采煤工艺，从而到矿井的高产高效的目的。随着我国工业控制自动化技术的发展，煤矿机电自动化在矿上的应用日益增多。因为煤矿是高危行业，提高机电设备自身的安全可靠程度和自动化程度，最大减少用人，是实现矿井长治久安的关键所在，因此煤矿机电的自动化有力推动了企业安全高效、又好又快发展。综合机械化采煤技术的应用

目前世界上最先进的采煤工艺是综合机械化采煤，简称为“综采”，综采之所以先进是因为破、装、运、支、处等五个主要生产环节全部实现了机械化，减少了中间人力参与的环节，提高了劳动效率。

1.1 装备特点 煤炭井下开采的发展方向是实现矿井高产高效集中化生产。而实现矿井高产高效的前提是提高综采工作面的单产，实现工作面高产高效，达到一矿一面或一矿二面的高度集中化生产。实现综采工作面高产高效应以提高综采工作面的开采强度和采煤机的有效开机率为目标，其技术途径有提高综采工作面配套设备的小时生产能力。增加工作面的出煤点。提高综采设备及矿井生产系统的可靠性，减少工作面辅助工序的影响时间。实现综采工作面的高产高效主要有单一长壁综采工作面的高产高效和实现综采放顶煤工作面的高产高效。

采用大能力的新型综采装备来实现长期综采工作面高产高效，也是今后采煤机械化的发展方向，其装备的主要特点是:设备能力大。大功率(>800kW)电牵引采煤机的小时生产能力在1000～1200t以上，运输机、转载机、破碎机的小时生产能力在500～2000t以上；自动化程度高，实现了机电一体化；为了适应采煤机快速割煤的要求，采煤机具备自动调高等功能；液压支架采用电液控制，能实现采煤机、刮板输送机和液压支架的自动控制；设备性能好、可靠性高。

1.2 综合机械化采煤工艺 长壁综采是巴兰布矿近10年来利用中国综采成套设备获得良好效益的采煤法，其工作面巷道布置仅有回风平巷、运输平巷和开切眼，通风系统完善良好。一般来说，加大综采工作面的长度，增加采煤机割一刀的煤量，相应地可减少工作面斜切进刀及端头作业等工序对生产的影响时间，因此能获得较高的产量。确定综采工作面的合理长度，一般以工作面日产量最高或吨煤成本最低为准则，制约工作面长度的主要因素是工作面地质条件和刮板输送机的铺设长度。增加工作面的推进长度是减少工作面搬家次数最有效的方法。制约工作面走向长度增加的主要因素是回采巷道的掘进和支护、可伸缩带式输送机的铺设长度以及采场的地质构造。

短壁综合机械化采煤工艺的应用主要基于两个条件:即回采巷道实现机械化快速掘进和实现了综采工作面上、下端头的快速作业。这种采煤工艺使用于开采缓倾斜中厚及厚煤层的中小型

矿井，以及大型矿井回采块段小、不适宜布置长壁综采工作面开采的煤层。

短长壁综采是在已掘巷道巷柱式开发区内布置长壁工作面，并用综采成套设备回采煤柱的新式采煤法。印度巴兰布矿购置了中国综采成套设备，在63L短长壁综采工作面进行了试验。试验期间，65d采出煤炭102415t，平均日产1300t，最高日产达2000t，工效和采出率均有大幅提高。实践证明，短长壁综采在印度有广阔的推广前景，对中国中小型煤矿由巷柱式开采改为长壁综采也具有借鉴价值。

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综采工作面放顶煤开采的生产过程是:工作面采煤机先截煤、移煤和推移输送机等工序;进行2～3刀后暂停截煤，依次分段打开支架上放煤窗口放顶煤，出现矸石时，立即关闭放煤窗口;直到工作面全长顶煤放完为止，即完成一次放煤的生产过程。顶煤放完后，综采工作面便可继续向前推进。

随着近几年来煤矿综合机械化程度的大幅度提高及超强度开采，原煤田中开采条件较好的煤层逐渐枯竭，可采储量占总储量较大比例的薄煤层开采被提到议事日程上来，薄煤层综合机械化开采的课题同样也摆在面前。在我国煤矿中，薄煤层的储量占煤炭可采储量比例较大，在已探明的矿区中，有84%的矿区有薄煤层，储量约620亿t，占总储量的17.5%。由于在开采技术上

薄煤层属于难采煤层，机械化水平一直比较低，在开采煤层中产量比例小。在薄煤层中，由于受煤层薄、人员活动空间小等限制，在采煤方法的选择上是一个难题。传统的采煤工艺通常采用工作面打眼放炮落煤方法，该种开采方法产量低、安全性差。要提高单产水平和工作面效率，实现矿井安全高效开采，必须采用综合机械化开采。扩大综采的应用范围，提高综采的经济效益，实现煤矿生产的高产高效，是煤炭工业科技发展的一项重要目标，同时对煤矿的可持续性发展起到至关重要作用。电气自动化在机械设备中的应用

采煤机从中厚煤层起步，发展到薄煤层、大功率、大采高强力滚筒采煤机。从有链牵引、无链液压牵引方式，逐渐发展到了电磁滑差无链电牵引和变频调速无链电牵引。液压支架高度从薄煤、中厚到厚煤层，支架型式由占主导的掩护式，逐渐发展到有四柱支撑式低位放顶煤、两柱式的高位放顶煤(单输送机)、两柱掩护式低位放顶煤液压支架等多种架型。液压支架电液控制系统在美国、澳大利亚、德国等煤炭生产发达国家得到了普遍的应用，液压支架电液控制系统是实现综采工作面高产高效的关键技术设备，是今后发展的必然方向充分发挥机电一体化技术在煤矿开采中的作用。目前从国内煤矿的技术、经济条件和效益出发，电液控制液压支架主要用于年产400万t以上的一次采全高长壁工作面，600万t以上放顶煤工作面及薄煤层高效开采工作面。将在2年内结合各矿特点尝试第一套液压支架的电液控制系统。

电气自动化的应用使采煤的过程更加人性化，综采工作面装备远程监控及专家诊断系统的可靠性是国产采煤机研究的主要内容。该系统能够实现综采装备液压支架和采煤机的远程监控，使采煤机根据煤层的变化实现自动割煤、煤层的软硬自动调节采煤速度，检验并完善动态监测综采支架液压系统压力和各受力点的状态，自动调节支架推移输送机的拉移等。近期进行项目的调研、选型工作，与科研单位合作在东庞矿实施，重点解决采煤机的工矿在线检测、故障诊断及预报、显示与传输系统、采煤机自动运行控制系统等问题。使综合机械化水平上一个新的台阶。结束语

建设高产高效矿井是煤炭企业生存和发展的必由之路，是增强煤炭企业整体竞争力和可持续发展的基本途径。综合机械化在煤矿开采中的应用获得了良好的经济效益及社会效益，同时实现了高产高效现代化煤矿。

第三篇：城郊煤矿综合自动化系统设计与应用

城郊煤矿综合自动化系统环网设计与应用

侯占利[1]

(1 城郊煤矿调度室 河南永城 476600 ；)1概述

城郊煤矿是永煤公司建成投产的第三对大型现代化矿井，矿井位于河南省永城市老城东侧，交通便利，已经安装好了安全监控系统、矿压观测系统、水文观测系统、无线通信系统等，但每个系统都有相对独立数据传输系统，非常浪费资源。综合自动化系统环网形成以后，所有系统可以就近接入工业环网，保证系统传输快速稳定。城郊煤矿综合自动化系统总体设计 2.1煤矿综合自动化系统构成

煤矿综合自动化系统利用先进的网络技术、数据库技术、系统集成技术将企业管理、生产调度、安全监控等信息进行整合，实现企业数据采集和信息集成，达到监、管、控一体化，满足企业不同管理层面的需求。煤矿综合自动化系统的建成可实现全企业数据采集和信息集成，生产过程自动化、智能化，生产管理集约化，安全监控数据化，远程可控化。煤矿综合自动化系统是一个包括井下生产监控，井上综合信息管理于一体的大型控制系统，具体应包括综合自动化网络平台、提升在线监测系统、压风机在线监测监控、通风在线监测监控、主泵房排水系统、井下供电自动化系统（部分）、井下主煤流系统、无线通讯系统、煤矿应急救援网络广播系统（矿用IP广播系统）、调度指挥系统改造、工业数字视频系统等多个子系统。综合自动化系统将各自动化子系统在异构条件下进行有效的集成与整合，实现对生产状态的实时评估，以及业务数据的综合分析。并通过对生产和安全中主要设备的监测与控制，以达成全矿井生产调度、数据采集和决策指挥的信息化管理，提高矿井预防和处理各种自然灾害和突发事故的能力。

2.2综合自动化总体目标

城郊煤矿在永煤集团“装备现代化、生产自动化、管理信息化”的建设思想指导下，提出依靠先进的管理理念、采用多种信息管理与自动化技术，建立全矿井监测、控制、管理一体化、基于网络综合自动化的系统集成，以实现全矿井生产各环节的过程控制自动化、安全生产综合调度指挥信息化。城郊煤矿综合自动

化项目本着“统一设计、分步实施”的原则进行规划设计。系统总体传输网络采用1000M工业以太网。

2.3设计原则

立足于高标准、高起点、高要求，依据“国内先进、实用可靠、科学经济”的原则，实现“煤矿装备现代化、安全监测数字化、辅助设施自动化、管理过程信息化”，把各矿井建设成为国内一流的现代化、数字化矿山。

从装备现代化、生产自动化、管理信息化入手，提高工作效率，逐步实现除掘进工作面等少数子系统外实现无人值守操作的目标，在调度中心远程完成生产过程监控工作。

1、提高生产设备的自动化水平，满足生产需要

2、实现无人化、少人化的矿井自动化生产

3、实现管理实时化与生产自动化的结合 3综合自动化网络平台系统 3.1设计目标

综合自动化网络平台主要是建设统一的监测监控综合集成平台，建设具有技术先进、信息化程度较高、指挥灵活、处理能力强的安全生产自动化和调度指挥系统，将矿井的各监控子系统集成、汇聚到综合自动化控制网络平台，充分考虑子系统的接入与整合，节省投资、资源共享，提高系统功能，并可与矿信息管理网实现无缝联接，从而为信息化矿井建设奠定坚实的技术基础。

系统建成后，使各自动化子系统数据在异构条件下可进行有效集成和有机整合，实现相关联业务数据的综合分析，集控中心人员或相关专业部门人员通过相应的权限对安全和生产的主要环节设备实时监测和进行必要的控制，实现全矿井的数据采集、生产调度、决策指挥的信息化，为矿井预防和处理各类突发事故和自然灾害提供有效手段。

总之，系统运行后，设备稳定，传输可靠，系统安全，实现三网合一，达到监、管、控一体化及减员增效的目的，建成本质安全型的数字化矿井。3.2系统网络设计

综合工业传输网络平台的主要作用是为城郊煤矿建立运行安全可靠、容量大、功能强、便于维护、稳定可靠的数据传输网络，要求能够综合传输城郊煤矿

各生产自动化子系统监测监控数据、工业电视视频图像、数字语音、调度数据等信息，网络应具有以下特点：快速实时、稳定可靠、高安全性、保证服务质量、易于扩展、智能化网络管理。

网络走向：

调度中心机房内环网： 服务器网络机房-〉调度室机房-〉机电工位 井下北翼环网（双网）：服务器、网络机房-〉（井底变电所）北石门变电所-〉西风井底变电所-〉西风井底面-〉1西北石门变电所-〉16采区变电所-〉北1#变电所-〉北风井地面-〉服务器、网络机房

井下东翼环网（双网）：服务器、网络机房-〉井底变电所-〉东翼1#变电所-〉东南翼变电所-〉自动化综采工作面-〉二水平东翼泵房变电所-〉东南翼泵房变电所-〉东风井-〉中央变电所-〉南翼1#变电所-〉服务器、网络机房

地面环网： 服务器、网络机房-〉主办公楼-〉主井绞车房-〉副井绞车房-〉压风房-〉矸石山-〉服务器、网络机房

(地面环网改成单环网，不再分成２个环，交换机数量改成７个)相连：

主干光缆为2根 12 芯中心束管式矿用阻燃单模光缆，且下井路径都为副井井筒 2根。

网络交换机：

机房采用西门子XR324工业以太网核心千兆交换机，井下采用X414-3E工业以太网千兆交换机，对所有交换机进行VLAN划分，划分为5个VLAN，分别为自动化VLAN、视频VLAN、无线通讯VLAN、安全监控VLAN、矿压（水文）VLAN，各系统接入相应的端口实现数据的传输。4 综合自动化软件平台 4.1 软件功能和指标

整个系统具有如下特点：

 以具有双机热备的组态软件为核心  以OPC为主要通讯接口

 以WEB网页为信息发布的主要模式 4.2整套软件将实现如下功能：

1、冗余功能

冗余包含两个方面，服务器端和客户端。对于服务器端，两台服务器处于热备状态，一台工作，一台备份；当任何一台服务器失败的时候，另一台服务器能自动快速的切入工作状态。对于客户端，当其中一台计算机出现故障时，可自动切换到另一台计算机，以防止数据丢失或控制失控。

2、系统容量

系统输入/输出点位能够满足可采集100K个监控点；巡检周期符合行业规定。

3、实时运行参数监测

能显示各种实时数据；并实现当被测参数超限、保护动作及设备运行状态改变后发出语音、文字告警提示。各监控子系统实时采集其生产工况参数并上传至生产调度指挥中心，生产调度指挥中心操作员终端可以通过友好的HMI（人机界面：工艺流程图、趋势图和棒状图等方式）和报表的形式能实时监控全矿生产设备的运行状况，并可召唤打印，以便于报表分析。5 结论

城郊煤矿综合自动化系统使各自动化子系统数据在异构条件下得到有效集成和有机整合，集控中心人员通过相应的权限对安全和生产的主要环节设备进行实时监测和必要的控制，实现全矿井的数据采集、设备控制的集中自动化，为矿井预防和处理各类突发事故和自然灾害提供有效手段，对矿山安全生产以及减人提效有着重要意义。

参考文献 ：

[1] 李白萍，赵安新，卢建军 ．数字化矿山体系结构模型 [ J ]．辽宁工程技术大学学报，2008(12)[2] 宗立军 探析煤矿 自动化和通信 技术现状与发展趋势[ J ]．城市建设，2012(26)： 51 — 52．

[3] 李福勘，李硕，何绪 文，张春辉 煤矿矿 井水处理工程存在的 问题及对策[ J ] ．中国给水排水，2012(02)： 31 — 32 作者简介：

1.侯占利（1975-）女，助理工程师，现工作于河南能源城郊煤矿

第四篇：王鹏-煤矿机电自动化技术的应用分析

煤矿机电自动化技术的应用分析

王 鹏

河南能源鹤煤公司八矿 河南省鹤壁市 458000

摘要：现如今，我国的经济发展迅速，我国已经进入信息发展的大时代，煤矿机电技术的发展也不可能离得开电子信息技术，虽然相比较于一些发达国家而言，我国在煤矿机电技术发展上有着一定的落后，可是，如果能够有效的应用自动化技术就能进一步促进我国煤矿机电技术的发展。为此，本文也就自动化在煤矿机电技术中的创新应用进行了分析。

关键词：自动化；煤矿机电技术；应用 引言

通俗说，自动化技术就是通过机械设备的操作来完成各种任务，机械装备通过各种传感器、计算机、PLC可编程序、显示器及其他相关技术等将信息传输与处理，达到想要完成的目标。近年来，我国的煤矿机电自动化技术涉及的范围较广，包括电子信息技术、计算机技术、自控机械技术等，是一门多技术交互相融的学科，是一门自动化技术水平较高的学科。自动化技术是结合了多种技术的综合技术，将其应用在煤矿机电中，还集成了煤矿机电的相关技术，随着煤矿生产要求提高，机电设备的自动化控制质量也得到了提升，应用自动化技术的机电设备种类与数量也变多。将这种技术应用在煤炭开采方面可大大提高煤矿安全生产的安全性、可靠性和稳定性，不但提升了煤矿开采的效率，而且实现了煤矿安全生产的环保要求，提高了煤矿资源开采的质量。

1机电自动化技术应用的重要意义

机电自动化技术在煤炭设备中的应用具有十分重要的意义。首先，机电自动化技术的应用能够提高煤矿生产的安全性，煤矿生产的条件都是比较艰苦的，过去依靠人力操作的生产方式不仅劳动强度大，而且具有极高的危险性，稍有不慎就会引发安全生产事故，威胁到矿工的人身安全。另外，一些传统设备老化、安全系数比较低，设备运行存在较大的安全隐患。机电自动化技术的应用能够有效解决这个问题，提高煤矿生产的安全系数。其次，机电自动化技术在煤炭设备中的应用极大提高了煤炭的开采效率，机电自动化技术的应用能够有效减少人力操作的采掘偏差，能够提高单位时间内煤炭的生产量，机电自动化技术的应用实现了煤矿开采人力资源的优化配置，不仅能够提高煤炭开采的效率，而且还能够改善煤炭开采的质量。最后，机电自动化技术在煤矿设备中的应用提高了煤矿企业的经济效益，机电设备自动化技术的应用减少了煤矿开采的人工成本，高效率、高质量的开采促使煤矿企业获得比以往更大的经济效益。

2自动化在煤矿机电技术中的创新应用 2.1井下传送带的应用

在煤矿生产过程中煤矿传送属于十分重要的环节，所以说，煤矿传送系统也就显得尤为重要，能够在很大程度上促进煤矿生产的安全高效运行。可是，煤矿传送本身就存在运输距离较长、运送环境复杂等问题，所以在实际运送过程中也就会存在较多的问题，这个时候也就需要借助于一些先进的手段来确保传送带的安全、可靠性。而自动化在煤矿机电当中的应用则体现在井下传送带这一方面，在煤矿机电技术当中应用了自动化技术之后，启动煤矿传送系统之前也就需要经过声光报警，这个时候集中控制室的管理人员也就会借助于相应的通讯装置来让现场人员尽快离开传送危险区域，之后再起车行驶的时候可以先进行电磁除铁器、传送带、振动筛、上仓制动器以及上仓传送带来实现，而停车的时候则需要借助于上仓传送带、上仓制动器、振动筛、传送带以及电磁除铁器等顺煤流顺序来进行。此外，在整个运输过程中，不管是系统当中的任何一个部分出现故障都能借助于集中控制中心操作台来对其进行相应的处理，而且下位机还会将监测到的各项数据信息实时的传送到工作人员手上，这样一旦出现问题就能及时对其进行处理。

2.2自动化技术在煤矿采煤机中的应用

在煤矿开采过程中，由于各种层次结构的煤矿地理、环境、条件各不一样，大部分是极其恶劣且复杂的，因此，安全事故时有发生，最原始的人工操作在这种环境条件下作业显得不太现实，不仅生产效率低，安全隐患更是无处不在。所以，煤矿企业要想安全、高效、高产的长期稳定进行生产作业，引进现代化的采掘设备、实现综合自动化开采成为首要选择。电牵引采煤机是煤矿采掘设备中自动化技术应用最常见的设备之一，也是煤矿安全开采的核心设备。将自动化技术

应用在电牵引采煤机中，不仅提高了传统液压牵引采煤机的整体安全生产的各种性能，还能使设备整体的牵引力大大增强。当采煤机要前进时，可提供足够的牵引力使其不断产煤；当采煤机下滑时立即发电制动，防止下滑，防止安全事故的发生。另外，在牵引电动机的轴端安装一个防止机器下滑的停机制动器，这样，哪怕在40°到50°的大倾角，甚至更大角度的煤层作业时，采煤机都能正常作业，不会出现下滑的情况，非常安全、可靠，不但节省了其他防滑设备的支出，而且很大程度上提高了开采效率，使煤矿企业实现“高效、高产、环保”的美好前景。

2.3煤矿监测监控设备中的自动化技术

煤矿生产主要在恶劣的地下矿井环境中，所使用的设备有很多，地质难以保持稳定，所以煤炭生产全过程危险性特别高，相关负责人需要对矿井内部的人员安全进行负责，需要对设备的运行状况进行实时了解，还需要对煤炭环境的变化进行及时感知，这就需要在矿井内部安装监控系统，随时掌控矿井煤炭生产的全部动向。监控系统中也要应用自动化技术，可以使地面人员通过计算机设备直接了解地下生产状况，该系统在发现异常后，还会和相关人员直接建立联系，进行通讯，相关人员可以立即对状况进行处理。另外监控系统的自动化技术会使地下的相关事项得到准确定位，如此在出现故障问题后，监控系统会直接对故障点进行准确定位。如此煤矿开采的安全系数会提高。

2.4提升设备中的机电自动化技术应用

提升设备是煤矿生产中用于提升煤炭、矸石，下放材料以及升降相关人员和设备等。矿井提升设备应用最为频繁，并且呈现出高速运转的特点，因此对提升设备的运行效能和设备安全性效能的要求都很好。目前，矿井提升设备是实现自动化水平最高的设备，在确保提升设备安全、稳定、高效运行方面发挥着重要的作用。在煤矿生产过程中，全数字化提升设备是最先进的自动化提升设备，全数字化提升设备使用电控系统，利用PLC可编程控制器对提升设备的运行进行控制、调节和监控，在全数字提升设备中还设置了调节控制器、主控控制器、行程监控控制器和设备制动控制器等，通过总线通讯的方式将这些控制器有机的结合起来，确保提升设备的应用效能。另外，通过视频监控和通讯记录的画面能够为提升设备检修和故障诊断提供可靠的数据支持，这在提高提升设备维护性能方面

和维护工作量减少方面也能够提供有效的支持。

结语

本文通过对煤矿机电设备自动化技术应用的简要分析，使我们得知，随着科技的快速发展以及自动化技术水平的不断完善和提高，自动化技术应用于煤矿机电设备中已然成为煤矿生产企业高产、高效开采及保证井下人员生命财产安全的基础。煤矿机电设备的自动化程度已然成为一个煤矿企业是否具有现代化生产水平的标志，其地位也将会随着时代的发展而不断提高。

参考文献

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