机电口十一月份班队长培训暨顾桥矿机电运输自动化信息化试点工程建设(学习材料)（最终版）

第一篇：机电口十一月份班队长培训暨顾桥矿机电运输自动化信息化试点工程建设(学习材料)（最终版）

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训

“一月一讲”

主讲人：苏国民

2010年11月

机电口十一月份班队长培训暨顾桥矿机电运输 自动化信息化试点工程建设（学习材料）

顾桥矿机电运输自动化信息化试点建设，是集团公司9月25日第三次经营调度会上提出的目标，综合考虑当前技术发展的状况并结合顾桥矿井建设的实际情况进行建设的，其目的是实现矿井主要设备自动化运行控制和信息处理分析发布，达到无人职守节约人力资源配置，进一步保障矿井安全高效生产。

一、集控中心

在煤矿的生产建设中，电力和运输系统是较为独立的子系统，为更好的完成安全、高效的远程操控，除在办公楼建设调度指挥中心外，将在供电楼、运输楼分别建设矿井的电力调度系统和运输信集闭集控系统两个分控制指挥中心。其监控数据通过矿井工业以太网上传至主办公大楼的中央调度中心完成对电力调度和运输系统的状态监视。

根据矿井自动化信息化建设需要，在矿调度中心设立调度指挥集控中心，需对现有调度中心进行改造。目前我矿使用DLP大屏升级为现在技术较为成熟、价格已经合理的LED大屏，降低故障率和设备使用维护费用。集控中心按照机电运输六大系统分功能设置各个系统的操作区域，可相互沟通联系统一调度又不相互影响各自操作。通过已敷设的光缆，建成两区间互为冗余工业以太网络平台，实现矿井两区间的生产数据统一管控，形成在集控中心统一监测监控中央区、南区各个系统运行，南区调度中心监视配合的管理模式。

集控中心对压风系统、排水系统、主井提升系统、主运皮带系统、抽风系统等进行远程监测监控，远程监视供电系统和运输信集闭系统运行。压风、排水、主提实现全面自动化，皮带实现地面监控，增加巡视人员，逐步减少操作人员，关键点增设观测人员。供电、抽风系统实现远程监测监控，一段时间内仍然保留值班人员（鉴于高瓦斯矿井的复杂性考虑）。

在中央区110KV变电所三楼设立全矿井（包括南区）供电系统控制中心，对井上下供电进行集中监视和操作控制。系统将建设4块LED大屏，用于集中显示供电系统的开关状态，配合各变电所现场工业电视画面，完成监视和操控。

在运输调度设置运输信集闭集控系统，对矿井的地面及井下电机车运行实现自动变道，实时监测。系统也将建设4块LED大屏，集中显示地面、井下电机车的运行位置和轨道道岔等信息。

二、矿工业以太网络

建立中央区和南区之间互为冗余工业以太网络平台，实现数据的实时互联。完善中央区工业也太网络，新建南区的工业以太网络。建立各自的地面及井下千兆环形网络，通过升级我矿中央区核心交换机，以及在南区新增两台赫斯曼4000系列万兆级核心交换机，实现核心交换机间的万兆光路互为冗余。

中央区网络架构已经基本建设完成，地面、井下环网网络可覆盖六个自动化改造系统，但部分设备需升级完善，井下部分环路光缆需要重新熔接敷设。建设南区工业以太环网，地面环形网络增设副井提升、通风系统、压风系统、110kv变电所四个自动化接入节点，其他如排矸等系统采用星型方式接入以太环网。在子系统现场安装工业以太网络交换机，并接入主要设备和电力信号运行参数。井下环形网络增设中央变电所、11-2下盘采区变电所、11-2上盘采区变电所，在变电所安设井下环网交换机，通过敷设光缆等线路完成对主皮带、井下主排水系统、井下高低开关电力信号接入。

三、矿中心机房计算机系统

我矿中央区计算机系统经过长时间不间断运行及计算机技术的快速的发展，现有的设备已不能很好的满足数据处理和传输，加上南区子系统的接入和数据处理量的增大，需要换代升级，建立效率更高、性能更为稳定的计算机系统。

电力调度和运输信集闭系统服务器分设在集控分中心，分别在其机房。在供电机房建立电力调度系统服务器，处理电力和六大系统的采集的数据及后台的处理。在运输机房建立运输车辆集控系统服务器，实现车辆的定位的智能分析、统计。

其他依照系统分类设置，在我矿中央区中心机房设置以下服务器系统：

1.建立生产辅助系统服务器，处理除主运、主提等系统数据采集及后台的处理。2.建立工业应用和数据库服务器，用于为工业控制服务器提供系统应用和数据库服务及各类的报表存储。

3.建立设备点检系统服务器，实现矿井的主要生产设备的点检数据及分析统计以及管理和计划维护。

4.建立管控服务器，通过在线方式统一管理，实现高效的管理、控制及故障的报警。5.建立工业视频存储服务器，完成对各个生产关键点的实时录像和存储，并可在远程调出观测。

6.建立人员定位系统服务器，实现人员的定位的智能分析、统计。

四、工业电视系统

中央区在已经建立工业电视的系统上，逐步完善现有的工业电视系统；南区则新安设工业电视系统，画面通过工业以太网络连至中央区调度显示。在实现无人、少人值守的关键作业现场增设工业电视，远程进行监视。要更好的发挥工业电视系统的实用价值和性能，还需对其系统进行以下改进：

1、通过视频设备技术的升级，增加导轨移动式、旋转式等摄像头的使用，在减少安装数量的情况下使现场监视更加全面。使用新型的摄像仪，其视频编码集成到摄像仪主板路中，可不通过视频服务器而直接接入工业以太网络之中，减少中间环节带来的信号损失和画面的延迟。

2、增设主提系统、皮带运输系统等需实时观测的关键点的固定视频信号。

3、在井下变电所、井下水泵房、抽风机房、压风机房增设轨道式移动摄像仪，当出现异常情况可远程调动摄像仪观测异常点状态。

4、把所有视频信号传输至调度中心，根据对子系统的操控需求来实时调整画面，形成画面配合各个子系统状态的联动显示，以便准确、直观的完成远控操作。

五、矿井六大系统信息自动化改造

1、主井提升系统：增加闸控各种信号的实时监控，针对ABB闸控的各种数据做出保护、监视程序段，实现闸控与电控的互相配合。改造装载自动定量称重系统，在装载程序里加入自动运算的程序段，将电控及称重装置显示的装载重量与实际要求的32T进行比较，自动对称重设定值进行修改，达到自动控制的目的。主提升钢丝绳的在线检测，通过检测设备，对主提升钢丝绳进行实时检测，对钢丝绳运行情况，钢丝绳质量情况信息能够及时反馈。增加给煤机、给煤皮带运行参数监测、轴承温度检测液压站油压、油温检测、闸瓦磨损检测等安全参数运行监测和报警。系统的集控设在中央区调度中心，控制监视我矿主井生产过程。

2、主运皮带运输系统：需新增的6条皮带自动化网络接入，对已实现自动化接入的现有2条皮带的进行改进。每50米增设低皮带跑遍保护，增加给煤机自动控制系统，能够实现以带面煤流及电机功率来驱动一台或多台给煤机并能实现自动故障诊断及报警，增加皮带供电系统的自动控制系统及故障报警。需要改进自动洒水装置、增加X光皮带带面监控系统，能够实时的监控皮带带面及接头内部钢丝的情况、及带面破损情况。此外还需增加皮带各类保护及传感器如跑遍开关、堆煤保护、温度监测、烟雾监测等安全运行设备。集中控制中心设在矿调度大厅，控制全矿井（包括南区）所有皮带的启停。

3、主排水系统： 中央水泵房存问题：

1）一套控制系统和两台真空泵抽真空的形式与高可靠性、安全性的要求存在一定的差距。

2）排水泵房的辅机如真空泵、液压站油泵没有实现双电源供电；

3）液压闸阀开、关到位位置很难定位，特别是油泵停止没有油压的时候，闸阀经常被管路里的水顶开，给安全带来隐患。其次，由于液压闸阀在使用过程中油路经常工作在高压状态，经常出现漏油现象，需经常更换密封圈，并且需定期补充和更换液压油。

中央区水泵房改造方案：

1）改变主排水泵房控制系统的系统结构，由原来的七台泵由一个控制站来完成改变为由两个控制站来完成，即其中一个控制站完成四个泵的控制，另一个完成剩下三台泵的控制，这样当一个站出现故障时不影响另一站的正常工作，同时两控制站通过现成总线或工业以太网交换数据，形成一个有机整体。

2）在原来采用真空泵抽真空的基础上，分别在主排水泵房、13-1采区和11-2采区泵房分别增加一套水射流系统，确保抽真空的可靠性，只有确保抽真空的可靠性，才能保证水泵的可靠启动。并且，在抽真空管道上将检测抽真空母管上的真空度控制器改为在每一台泵抽真空管上均安装一只真空度控制器。

3）水泵的出口闸阀由液压闸阀改为电动闸阀。电动闸阀与液压闸阀相比不仅定位准确，日常维护少且宜于维护。

4）改造低压供电系统，使排水泵房的辅机如真空泵、电动闸阀实现双电源供电。5）增加抽真空汽水分离器补水电动球阀以及水泵冷却水控制的电动球阀。6）增加矿用UPS电源，保证控制系统电源的可靠性。南区水泵房存问题：

1）两台真空泵抽真空的形式与高可靠性、安全性的要求存在一定的差距。2）排水泵房的辅机如真空泵、电动闸阀没有实现双电源供电。南区水泵房改造方案：

1）在原来采用真空泵抽真空的基础上，增加一套水射流系统，确保抽真空的可靠性。2）在抽真空管道上将检测抽真空母管上的真空度控制器改为在每一台泵抽真空管上均安装一只真空度控制器。

3）改造低压供电系统，使排水泵房的辅机如真空泵、电动闸阀实现双电源供电。

4）增加矿用UPS电源，保证控制系统电源的可靠性。

另外，在中央区增设13-1下山采区水泵、11-2下山采区水泵，比照中央水泵房系统集成建设。把全矿井的水泵集控中心设置在矿调度指挥中心，控制全矿井（包括南区）四个主排水水泵的启停等状状态。

4、通风系统：

抽风机运行和报警信号传输到矿调度中心进行监测。中央区通风机房存在问题：

通风机是2006年9月投入运行，目前，通风机控制系统可以实现“一键式”开车以及远控控制功能，但由于风机控制系统存在一些问题，要实现无人值守，必须对控制系统进行相应地改造。具体存在的一些问题如下：

1）操作站与其现场控制站之间的通信经常出现通信中断，显示器不显示数据，重新启动工控机，又恢复正常。

2）系统不具备在控制室手动控制功能：当PLC故障或显示器不显示时，需在一楼启动液压站、润滑油站、风门，待液压站、润滑油站运行正常，风门完全打开，到二楼高压室启动主电机，然后，再在一楼调节叶片角度，整个操作过程需耗时近10分钟。

3）液压站、润滑油站、风门、叶片的电源均分别引自低压 柜的两段母线。当运行的电机10kV电源短路或欠压50%以下时，造成电机跳闸。由于通风机房的10kV高、低压配电系统均为两段分列运行，此时，液压站、润滑油站油泵停运，叶片无法回到关闭位置（起始点），风门也无法关闭，造成另一台电机无法启动，给矿井安全生产带来事故隐患。

4）电机、风机轴承温度以及电机定子温度没有实现双重监控。

5）一些信号如风机和电机轴承的振动信号、液压站和润滑油站的出口压力、低压柜进出线信号以及高压柜触头的温度信号没有进入控制系统。

6）SLC500 PLC是美国A-B在上世纪八十年代推出的适用于中、小系统的PLC，其备件采购价高，货期又长。进入二十一世纪，A-B主推Logix系列的PLC。

7）采用1套UPS给控制系统供电，存在当UPS故障，整个控制系统失电的事故隐患。中央区通风机控制系统改造方案：

1）将控制站的PLC由SLC500改为ControlLogix系列，组态软件改为与PLC同一厂家的，可无缝连接的RSVIEW。为了统一系统的配置，可效仿南区控制系统的配置。

2）增加在控制室的手动控制系统以及相应控制功能。3）对低压配电系统中的液压站、润滑油站、风门、叶片执行器的配电进行相应的改造――采用双电源自动切换后供电。

4）增加风机轴承、电机轴承振动信号的采集及分析。

5）为了不改动或尽量少改动现有的电缆，需在控制系统中对信号进行扩容，在高压柜内增加总线模块，总线模块与PLC以DeivceNet或ControlNet总线连接。

6）增加一台UPS电源柜，内装两台3kVA 在线2h的UPS，分别给两台风机的PLC柜、操作站供电，并设自动切换装置。

7）增加液压站、润滑油站的出口压力检测用的压力变送器。8）增加低压柜进线、出线断路器的辅助触点，该触点须进PLC。

9）增加高压柜手车上、下触头以及进线电缆连接触头的温度检测，并在操作站上进行显示。

南央区通风机房存在问题：

南区通风机是2009年9月投入运行，目前，通风机控制系统已具备“一键式”开车、自动切换、故障切换以及远控控制功能，可以实现无人操作，有人值守，但要实现无人值守还需对以下两个方面的问题进行完善：

1）液压站、润滑油站、风门、叶片的电源均分别引自低压柜的两段母线。当运行的电机10kV电源短路或欠压50%以下时，造成电机跳闸。由于，通风机房的10kV高、低压配电系统均为两段分列运行，此时，液压站、润滑油站油泵停运，叶片无法回到0度（起始点），风门也无法关闭，造成另一台电机无法启动。

2）一些信号如风机和电机轴承的振动信号、液压站和润滑油站的出口压力、低压柜进出线信号以及高压柜触头的温度信号没有进入控制系统。

南区通风机控制系统改造方案： 1）对低压配电系统中的液压站、润滑油站、风门、叶片执行器的配电进行相应的改造――采用双电源自动切换后供电。

2）增加液压站、润滑油站的出口压力检测用的压力变送器。3）增加低压柜进线、出线断路器的辅助触点，该触点须进PLC。

4）增加高压柜手车上触头、下触头以及进线电缆连接触头的温度检测，并在操作站上进行显示。

在我矿中央区调度中心，把全矿井通风机运行和报警信号传输到矿调度中心进行监控。

5、压风系统：

中央区压风系统存在的问题：

由于活塞式压缩机在开车前需进行盘车操作，即低速运行以检查有无机械故障，而盘车前须人工将盘车手柄打至“盘车”位置，盘车结束后再由人工将盘车手柄打至“工作”位置，方可开车，否者，不能开车。因此，压风机要实现无人值守，必须对整个压风系统进行改造。

中央区压风系统改造方案：

1）改造压风机，将5台活塞式压缩机更换为4台150m3/min离心式压缩机，其中一台为变频调速；或更换为3台150m3/min离心式＋2台60m3/min螺杆式压缩机。两个方案的比较如下：

I方案－－4台150m3/min离心式压缩机 优 点：

⑴ 可以实现无人值守，多机协调生产。⑵ 实现恒压供气，无级调节。

⑶ 实现软起动，减少启动次数，降低启动对电网的冲击以及避免了启动给空压机带来的机械冲击。

⑷ 节能，大约1~2年能够将变频器的投入收回。缺 点：

⑴ 投资稍大。

⑵ 在现有的构筑物里要充分考虑变频器的布置。

II方案－－3台150m3/min离心式＋2台60m3/min螺杆式压缩机 优点：

⑴ 可以实现无人值守，多机协调生产。⑵ 加、卸载有级调节。

⑶ 原供配电系统以及设备布置基本保持不变。⑷ 投资略小。缺点：

⑴ 当负荷变化较大时，空压机频繁启动，对电网造成一定的影响，并对空压机带来一定的机械冲击。

⑵ 空压机备品、备件的种类增多。

2）控制系统的电源应采用自动切换的两台UPS供电。

3）设置储气罐压力及母管压力、给水压力检测以及离心机冷却水断水保护。压力变送器选用高性能的EJA430型，其精度为0.0075% 断水保护选用FCS型流量传感器

4）增加低压柜进线、出线断路器的辅助触点，该触点须进PLC。

5）增加高压柜手车上触头、下触头以及进线电缆连接触头的温度检测，并在操作站上进行显示。

6）增加压风机房、配电室电视监视，该信号直接引入调度室 南区压风系统存在的问题：

南区压风机是2007年5月投入运行，目前，压风机控制系统已具备多机协调生产、统一指挥、自动切换、故障切换以及远控控制功能，可以实现无人操作，有人值守，但要实现无人值守还存在以下问题：

1）低压柜进出线信号以及高压柜触头的温度信号没有进入控制系统。2）采用1套UPS给控制系统供电，当UPS故障，整个控制系统便会失电。）更换母管压力变送器，由于现在安装的压力变送器是直接安装在管道上的，当下大雨时，管道会被浸没在水中，造成变送器损坏。

南区压风系统改造方案：

1）增加一台UPS，并设自动切换装置，确保控制系统电源的可靠性。

2）更换母管压力检测的压力变送器，将原来直接安装在管道上变送器改为通过取压管引入的EJA430型。

3）增加低压柜进线、出线断路器的辅助触点，该触点须进PLC。

4）增加高压柜手车上触头、下触头以及进线电缆连接触头的温度检测，并在操作站上进行显示。

5）增加压风机房、配电室电视监视，该信号直接引入调度室。

在我矿中央区调度中心，把全矿井压风机运行和报警信号传输到矿调度中心进行监控。实现现场无人值守，多机协调生产。

6、地面井下电力调度：完善中央区、新建南区地面110kv变电所及10KV车间变电站的系统接入，增加或完善10KV变电所通信总控单元，各地面变电所电力监控数据通过工业以太网接入电力系统前置机，在我矿供电楼调度分中心设立电力调度服务器系统。建立井下包括南区在内的13个变电所电力调度系统，安装高压及低压开关柜综合保护模块和井下电力监控分站，并将其接入自动化网络平台，通过网络连入供电系统服务器，再建立可靠的OPC服务，将地面中德电力系统通过软件集成进去。在中央区110KV地面变电所调度中心集中监控，实现现场无人值守，控制我矿（包括南区）地面、井下所有变电所、站的监控。电力监控系统通过工业网络，由设在矿调度中心显示终端实现实时监视，观测各个变电所开关供电状态等关键参数。

六、人员定位系统

由于我国矿山安全生产的形势一直十分严峻，矿山安全正受到越来越广泛的关注。矿井人员定位管理系统可对矿山入井人员进行实时跟踪监测和定位，使矿井管理层能随时了解井下每个人员的位置及活动轨迹，并能对入井人员进行日常考勤管理。

根据国家安全总局和集团公司的规定和要求，由矿业集团信息分公司牵头，在我矿中央区、南区安装人员定位系统。需要增加人员定位系统设备及软件，实现对人员移动目标的跟踪定位。通过巷道中安装信号基站，在人员帽子上设置感应器，判断识别人员行走路线，再通过信号线传至工业以太网络传到人员定位系统服务器。通过服务器智能分析形成人员的行走轨迹及停留位置和时间。

人员定位系统安装敷设可结合我矿现有的井下无线通信系统，利用现有的无线通信组网线缆，进行基站采集的数据传输通道，可降低安装成本和使用的人力资源。

我矿计划在2011年上半年完成对人员的跟踪定位功能，系统设置在调度中心，方便对人员的监管调度。

七、信集闭系统

我矿的机车运输监控（信集闭）系统，是监视、控制我矿地面、井下机车运行状态而建设的。在运输楼设立运输系统集中控制中心，安设4块LED大屏进行矿井的车辆等运行状态的显示，建立一套矿井（包括南区）上下电机车运输信集闭系统，实现井上下机车在地面集中控制调度，在地面主控室对井下大巷、车场的机车运输实现安全监控和自动调度，以保障矿井运输安全、提高指挥效率、增加经济效益和改善工作环境。

其系统可实现机车运行方向、速度等控制，自动搬道岔。另外，实现斜巷无极绳运输管理。系统具有可视化监测功能、调度功能、故障诊断功能、重演功能、在线检测功能、信息管理功能、远程浏览功能等。通过工业以太网络，把其监视信息传输至调度中心终端，实现车辆状态的实时显示。

八、设备点检系统 设备点检系统，能准确掌握设备的技术状况及劣化程度，对影响设备正常运行的关键部位进行管理制度化、操作技术规范化，实现安全管理和生产管理信息化，提高生产和管理效率。为提高顾桥煤矿设备的维护质量和可靠性，提升设备的管理水平、维修效益、降低维护成本，延长设备的使用寿命。根据集团公司要求，现建设设备点检系统，来实现设备的管理和维护。

我矿需安装点检系统的主要设备：主副井提升系统、主运系统、主通风机、压风机、主排水、供电系统等固定场所的在线监测和采煤机、掘进机等移动设备的离线监测系统。

根据我矿的生产现状和环境限制，对不同种类的设备采用不同的监视方式：

1、原则上在大型主要固定设备（含井下设备）安装设备在线监测系统，监测系统的振动、温度等参数。通过安装在电机轴承、电机壳体和滚动轴承上的振动和温度传感器，把信号传输至系统安装在附近数据分站，由分站把大量的节点数据采集并传输至工业以太网络中去，最后汇集到设备点检服务器进行曲线分析。

2、对系统较难敷设或移动设备（含井下设备），采用离线点检方式来完成状态监测。通过手持式点检仪，扫描读取设备编码，测量测点信息，按照已设定的路线进行设备的振动、温度等参数录入，通过设置在井下的离线数据接入点，把每班设备巡检信息及时输入点检系统，传输至地面点检服务器进行曲线分析和处理。

在中心机房设置设备点检系统服务器，通过在线和离线的方式，上传至点检服务器数据通过频谱分析检测设备的目前状态，形成报表。方便设备的计划维护和管理，保证更可靠的系统运行。调度中心设置点检系统监视操作平台，同时点检系统支持远程系统管理及查询。