礦井綜采工作面系統(tǒng)上傳接入問題研究

王瑞峰

[摘要]針對高產(chǎn)、高效礦井綜采工作面自動化要求，研究了現(xiàn)有綜采工作面接入全礦井綜合自動化系統(tǒng)平臺所遇到的問題；提出了一套更加實時、穩(wěn)定的綜采工作面上傳接入改進(jìn)方案，為地面生產(chǎn)、管理人員提供實時的綜采工作面生產(chǎn)及安全信息。

[關(guān)鍵詞]綜合自動化 綜采工作面 子系統(tǒng) 監(jiān)測監(jiān)控

[中圖分類號]TD163 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]B [文章編號]1672-5158（2013）06-0268-02

0 引言

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，煤礦開采經(jīng)歷了由最原始的人力開采逐漸過渡到機(jī)械化開采、由機(jī)械化發(fā)展到當(dāng)今的自動化、打造數(shù)字礦山的過程。作為煤礦企業(yè)管理生產(chǎn)活動的指揮中樞——生產(chǎn)調(diào)度，也必將隨著自動化、信息化程度的不斷提高，由傳統(tǒng)的調(diào)度方式轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代化的生產(chǎn)調(diào)度指揮中心。利用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立現(xiàn)代化的全礦井綜合自動化系統(tǒng)，將大量的生產(chǎn)信息匯集到調(diào)度中，實現(xiàn)了煤炭生產(chǎn)的綜合調(diào)度和生產(chǎn)過程。使調(diào)度中心直觀、迅速、有效地判斷生產(chǎn)過程中存在的問題，準(zhǔn)確地下達(dá)調(diào)度指令，保證礦井生產(chǎn)秩序的正常進(jìn)行，提高工作效率，增加企業(yè)活力，為企業(yè)取得更大的競爭力。

1 全礦井綜合自動化系統(tǒng)概況

全礦井綜合自動化系統(tǒng)能夠使煤礦井上下各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)工況信息在異構(gòu)條件下聯(lián)通與共享，使不同功能的應(yīng)用系統(tǒng)聯(lián)系起來，協(xié)調(diào)有序地運行，使各自獨立的監(jiān)控系統(tǒng)信息整合在一起實現(xiàn)資源共享。全礦井綜合自動化系統(tǒng)平臺能夠?qū)崿F(xiàn)對全礦井安全、生產(chǎn)的主要環(huán)節(jié)進(jìn)行實時監(jiān)測、監(jiān)視和必要的控制，實現(xiàn)全礦井的數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)調(diào)度、決策指揮的信息化、科學(xué)化為礦井安全生產(chǎn)、有效預(yù)防和及時處理各種突發(fā)事故和自然災(zāi)害提供有效手段，為企業(yè)信息化的應(yīng)用和發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

全礦井的綜合自動化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，全礦井綜合自動化系統(tǒng)以TCP/IP和Web技術(shù)為基礎(chǔ)，以開放性、網(wǎng)絡(luò)化為特征，立足于Web和Intranet（實時數(shù)據(jù)庫和人機(jī)操作界面）+Intemet（遠(yuǎn)程人機(jī)交互）一體化，實現(xiàn)企業(yè)管控數(shù)據(jù)流之間的無縫連接，從而使管控一體化解決方案變得簡捷和現(xiàn)實可行。全礦井綜合自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示：

2 礦井綜采工作面接上傳入方案研究

2.1 礦井綜采工作面子系統(tǒng)概況

綜采工作面是現(xiàn)代化礦井實現(xiàn)“高效生產(chǎn)”綜合機(jī)械化和自動化的作業(yè)面。綜采工作面環(huán)境和設(shè)備綜合監(jiān)測是保障煤礦安全、高效生產(chǎn)的重要技術(shù)基礎(chǔ)。綜采工作面的自動化集成監(jiān)測系統(tǒng)通過現(xiàn)場工業(yè)總線將綜采工作面的各設(shè)備節(jié)點有機(jī)結(jié)合起來，實現(xiàn)了地面調(diào)度指揮中心對綜采工作面運行情況的遠(yuǎn)程監(jiān)控，為井下工作現(xiàn)場和地面生產(chǎn)、管理人員提供實時的井下工作面生產(chǎn)及安全信息，是實現(xiàn)工作面高產(chǎn)、高效、安全生產(chǎn)的有效手段。

2.1.1 礦井綜采工作面TK200子系統(tǒng)

TK200系統(tǒng)可實現(xiàn)井下通訊，工作面、順槽皮帶、大皮帶的保護(hù)、控制、沿線通話、拉線閉鎖、故障檢測、顯示及報警功能。系統(tǒng)采用集中、分布同時控制，達(dá)到智能、安全、實用的現(xiàn)場生產(chǎn)要求。TK200集控設(shè)備通過RS485接口接人工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)交換機(jī)，設(shè)在通訊機(jī)房的TK200主控機(jī)與各膠帶集控設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。實現(xiàn)了在網(wǎng)絡(luò)終端（調(diào)度室和辦公室）通過瀏覽器、采用多種方式（圖形、表格）監(jiān)測膠帶的開停、電流、電壓、閉鎖開關(guān)狀況、跑偏等的功能，并在調(diào)度中心通過權(quán)限可遠(yuǎn)程控制膠帶的啟停。

2.1.2 礦井綜采工作面采煤機(jī)子系統(tǒng)

采煤機(jī)是工作于煤礦綜采工作面的重要設(shè)備，它的正常運轉(zhuǎn)直接決定著煤礦生產(chǎn)的效率。因此，對采煤機(jī)的運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測與診斷，及時發(fā)現(xiàn)故障及隱患并采取相應(yīng)措施，是提高采煤機(jī)可靠性和安全性的重要手段。通過工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)采集綜采工作面的采煤機(jī)、及綜采面瓦斯?jié)舛取囟?、濕度等監(jiān)測信息，傳輸至地面上的監(jiān)測計算機(jī)，由計算機(jī)進(jìn)行分析數(shù)據(jù)，對設(shè)備狀況及綜采面安全做出評估，提高對采煤機(jī)的監(jiān)測效率，對實現(xiàn)綜采自動化具有重要意義。

2.2 原有礦井綜采工作面子系統(tǒng)上傳接入方案

原有礦井綜采工作面子系統(tǒng)上傳接入方案是：硬件采用485傳輸模塊+以太網(wǎng)絡(luò)，軟件采用Modbus+IFIX+OPC接入方式。現(xiàn)有礦井綜采工作面子系統(tǒng)接人流程圖如圖2所示；系統(tǒng)接入步驟如圖3、圖4、圖5所示：

第一步設(shè)置串口485傳輸模塊參數(shù)如圖3所示：

第二步設(shè)置虛擬串口轉(zhuǎn)換協(xié)議參數(shù)如圖4所示：

第三步IFIX軟件中接人綜采工作面子如圖5所示：

在礦井綜采工作面系統(tǒng)運行過程中，采煤機(jī)及TK200系統(tǒng)數(shù)據(jù)上傳中斷問題嚴(yán)重，經(jīng)系統(tǒng)維護(hù)工程師對綜采工作面現(xiàn)場實際調(diào)研，并就相關(guān)問題咨詢相關(guān)廠家技術(shù)人員。分析問題在于綜采工作面系統(tǒng)中采煤機(jī)及TK200系統(tǒng)，實際運行采用間歇式工作模式，綜采工作面生產(chǎn)班，設(shè)備運行正常，檢修班綜采工作面設(shè)備斷電檢修，設(shè)備數(shù)據(jù)中斷上傳。每次系統(tǒng)檢修完成后，工作面設(shè)備運行正常，但工作面系統(tǒng)數(shù)據(jù)上傳中斷。系統(tǒng)維護(hù)人員將Modbus數(shù)據(jù)采集軟件手動重啟后，數(shù)據(jù)上傳正常。

2.3 改進(jìn)后礦井綜采工作面子系統(tǒng)上傳接入方案

通過對綜采工作面系統(tǒng)上傳分析，并同綜采工作面廠商、全礦井綜合自動化廠商等相關(guān)技術(shù)人員探討，得出現(xiàn)有的數(shù)據(jù)采集軟件無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動續(xù)傳。最后對現(xiàn)有綜采工作面接入方案進(jìn)行了改造，采用TK200皮帶集控OPC數(shù)據(jù)采集軟件替換Modbus軟件和IFIX軟件，實現(xiàn)了工作面數(shù)據(jù)自動續(xù)傳。改進(jìn)后礦井綜采工作面子系統(tǒng)接入方案如圖6所示：

皮帶集控OPC數(shù)據(jù)采集軟件采集綜采工作面數(shù)據(jù)配置如圖7所示：

3 結(jié)束語

通過對礦井綜采工作面系統(tǒng)上傳接入方案的改進(jìn)設(shè)計，不僅實現(xiàn)了煤礦綜采工作面主要生產(chǎn)設(shè)備的工況及環(huán)境實時、高效遠(yuǎn)程監(jiān)測；并將綜采工作面信息及時傳輸?shù)降孛嫒V井綜合自動化服務(wù)器，通過Intenret網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)共享，提高了煤礦生產(chǎn)管理的信息自動化程度。

參考文獻(xiàn)

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