自动化培训讲义.ppt

2007年煤炭行业自动化技术交流会第一部分副井操车信号系统第二部分皮带保护控制系统第三部分主井自动装卸载系统第四部分水泵排水控制系统第五部分信 集 闭电控系统第六部分全矿井综合自动化系统 主讲 LiuLizhi 刘立志唐山开诚电器 技术部电话 0315 3173744 581传真 0315 3208350 581手机 mail KC LLZ 163 COM 第一部分煤矿副井提升信号及操车一体化控制系统 煤矿副井提升信号及操车一体化控制系统 副立井担负全矿矸石的提升和人员 材料 设备 大件等的升降作业任务 PXK 2型PLC副井操车信号电控综合控制系统采用进口可编程序控制器作为主机 系统简介 增强了操车信号系统在各种作业条件下动作的可靠性 监测的准确性 进而提高了矿井提升的工作效率 保证了操车执行机构 监测机构的正常工作 缩短了维修时间 减少了故障率 具有可靠性高 抗干扰能力强 平均无故障工作时间长 适应性好等优点 电控结构为上井口矿用一般型标志 KY 下井口隔爆兼本质安全型 控制系统与监测系统由PLC主机 电源 按钮 磁性开关 传感器 等元件组成 并可根据现场实际情况而定 现场编程 重点介绍 PXK 2型绞车提升信号操车控制系统项目重点国家级火炬计划项目证书 遵循的设计原则 遵循 五高 建设方针 即高起点 高技术 高质量 高效率 高效益 突出效益优先 技术先进 可靠性高 扩展与升级容易 具有故障自诊断功能 做到够用 适用 好用 易扩展 充分利用现有资源 在技术先进的基础上 做到经济实用 网络通讯功能强大 易于与其它系统集成 遵守的主要现行标准 规范 电控系统设备的技术和制造应符合适用的最新版国家标准 GB 和行业标准 井下的电控装置配电装置不低于矿用一般型设备 煤矿安全规程 2001版 电控设备第一部分 低压电器电控设备 GB4720 电控设备第二部分 装有电子器件电控设备 GB3797 爆炸性环境用放爆电器设备通用要求 GB3836 1 爆炸性环境用放爆电器设备本质安全电路和电气设备 i GB3836 4 矿用一般型电气设备 GB12173 煤矿通信 检测 控制用电工产品通用技术条件 MT209 设备可靠性试验 GB5080 1 7 电控装置的电磁兼容性符合 电气设备的抗干扰特性基本测量方法 GB4859 84 IEC144 低压开关和控制设备的外壳防护等级 ANSI488 可编程仪器的数字接口 ISA 55 2 过程运算的二进制逻辑图 ISA 55 3 过程操作的二进制逻辑图 ISA 55 4 仪表回路图 矿用防爆型设备应具有 防爆合格证 MA标志 使用条件 环境温度 20 55 相对湿度 95 不结露 环境气压 80 106KPa耐压 AC1500V1分钟绝缘电阻 DC500V在5M 以上工作环境 无严重淋水和滴水的环境中使用矿井瓦斯等级高瓦斯矿井 煤尘有爆炸危险 系统网络图 电控系统的控制方式 半自动操车系统 电控操作人员在接到引进的提升信号系统的允许操车常闭接点信号后 按下动作按钮后 操车系统设备安工艺流程及闭锁要求依次动作 自动运行一个操车循环 操车作业完成后 操车电控系统向提升信号系统提供一个常闭接点允许发出开车信号 手动 操车系统操作人员通过按钮和转换开关控制各设备的动作 被控制设备之间应有严密的闭锁 受各个设备的传感器控制 点动 各设备之间没有闭锁关系 一般情况下点动为调试时使用 检修 所有设备封锁不能动作 在检修期间 控制台应有明显的灯光显示 正常时以半自动或手动控制方式为主 信号系统功能 具有声光兼备 上位机显示功能 有急停信号报警功能 可与绞车安全控制回路联接 有信号之间闭锁 有信号指令 绞车开车回路的闭锁 有水平 井口 井门 摇台 阻车器等设施的闭锁功能和闭锁显示 有水平信号之间的闭锁 一个水平发开车信号后其他水平发不出开车信号 有闭锁扩展功能 有急停扩展功能 有急停记忆功能 和信号自保持功能 有提升次数的记忆及提升指令存储功能 有提升类别 选择显示功能 有与信号指令发出显示相同步的打点音响功能 有备用信号系统 有双工扩音通讯系统 同时本系统还可以根据现场情况对各点工作状态的监视 报警 有语言报警功能 操车信号电控系统 根据工艺布置的需要 操车电控系统可与信号系统有机联系在一起 各个水平之间通过485网络连接 电控系统具有控制方式新颖 操作简便 控制灵活 安全逻辑闭锁完善 符合 煤矿安全规程 的有关规定 并可根据现场实际情况修改或重新定义 进行现场编程 操车信号系统控制显示台为LED超高亮模拟显示屏 此种显示能清晰明确地显示操车信号电控系统各设备的运行及位置情况并具有汉字显示与语音提示功能 整个电控系统结构紧凑 功能全面 工作稳定 性能可靠 抗干扰能力强 平均无故障工作时间长 适应性好 并具有良好的防静电措施 传感器 传感器能够精确 灵敏 可靠地检测被控设备的动作状态 位置 工作距离大于8cm 线性度误差极小 重复性好 抗干扰能力强 易安装 防护等级IP67 本质安全型 设计结构 控制显示台为封闭式台体结构 台面采用不锈钢板 黑色腐蚀字标注 直流电源模块 PLC 控制元件 显示元件 模拟信号单元等都安装在本控制台内 壳体防护等级IP54 并满足矿用一般型 标志 KY 的要求 适应环境的需求 元件模块化 标准化程度高 外型美观 装配牢固 维护方便 为防止凝露现象以及潮湿气流腐蚀内部的电器设备 井下操车信号电控系统控制台体设置空间加热器 以确保控制台内电器设施的干燥 控制电源由成套提供的低压配点箱供给 经降压隔离 整流后向PLC和电磁阀供给电源 电控系统具有传感器自动检测 按钮故障检测的功能 并可与矿井生产监控系统联网的功能 操车信号电控系统的闭锁功能 引进的提升机信号系统与操车控制信号系统之间的闭锁 即操车系统动作不完毕不能发信号 信号发出后摇台 井门 前阻等相关设备不能动作 检修状态除外 操车系统各执行机构程序之间的闭锁 当1 提升容器的提升方式为提人时 提人信号由在同一控制室的信号显示箱显示 操车控制台模拟显示信号 提人 灯亮 除进出侧摇台 安全门可以打开外 其他设备全部闭琐 当提升方式为下大件时 操车系统解除闭琐 下大件工作方式操作时 设有保证安全工作的措施 以保证安全操作 操车信号电控系统出现故障报警后 必须查明故障原因 进行故障复位后 方可再次运行 部分图片实例 部分图片实例 操作台 智能组合开关 快开门隔爆控制箱 操车系统显示为 双显示 即控制显示台为LED超高亮模拟显示屏和嵌入式触摸屏两种 触摸屏与信号系统公用一块 显示 此两种显示能清晰明确地显示操车电控系统各设备的运行及位置情况并具有汉字显示与语音提示功能 语言告警装置 PXK 2型PLC副井提升信号操车综合控制系统 梯形图编程 低压配电装置 电控系统低压配电装置 其进线单元为双电源自投装置 其供电范围除操车电控系统设备外 操车系统配电还包括副井井口房的 进车侧调度绞车 7 5KW 井下采用隔爆开关控制 一次回路主要元器件为 双电源自投装置 断路器 接触器 热继电器等 二次回路主要元器件为施耐德品牌的按钮 指示灯 转换开关 电流表 电压表 继电器等优质电器元件 简单维修 当PLC上 BATTERY 的LED灯亮后 说明PLC内锂电池已不能再用了 应尽快更换新的锂电池 型号 F2 40BL 并应在1 3分钟内完成 在更换电池前应让PLC工作一会儿 以让PLC电源电容器充满电 PLC输入LED灯不亮 一般情况下为外部信号输入元件故障 应仔细检查外部信号输入信号元件 如各传感器等 PLC无电可能是由于车房整流电源板熔断器断路 打开整流电源板上盖 更换新的保险管 车房微机显示器不显示或显示不正常 原因有 显示器与微机联接插头松动或微机有非正常停机操作 请检查连接线插头和按正常程序开关机 各部位 井口 井下 信号发不出去 可能是按钮端子松动或断线 各联接线插头接触不良 连接电缆端子接触不良或断线 上井口或下井口信号箱的显示屏上有各种信号显示 但不能传送出去 可能是通讯模块的插头或端子松动所致 应将插头插好或将接线端子压紧 设备 机械 到位 但无显示 即信号无输入 原因为 传感器故障或连接导线断路 请检查或更换传感器或连接电缆 信号传输 显示均正常 但绞车开不起来 原因是车房显示箱内执行继电器故障 请检查信号执行继电器是否松动 接点输出线是否断路 上 下井口之间无呼叫信号 应检查呼叫钮 端子或连接线及传输电缆 电话板端子是否松动 音频通讯电源开关是否正常 电源板内熔断器是否断路 通讯系统通话不正常 原因 1 送话器开关故障 2 电话板端子松动或屏蔽线断线 3 送话器插头接触不良 第二部分皮带运输机集中控制 保护 监测系统 系统实施的必要性 胶带机原煤生产运输系统运行安全可靠与否直接影响矿井的经济效益 为提高系统的可靠性和安全性 实施集中监控 实现系统的综合保护和集中监控 是十分必要的 胶带运输机集中监控系统实施后 可使原煤运输系统更加安全可靠 保证运输畅通 提高运煤能力 降低事故率 减少故障处理时间 为矿井生产减少运行费用 提高运行效率 达到管控一体化 为实现数字化现代矿井打下良好的基础 建设目标 唐山开诚电器有限责任公司生产的智能皮带机集中控制 保护与监测系统是应用于矿山皮带运输自动化的高科技产品 本系统是以 煤矿安全规程 为依据 总结矿山运输过程中所出现的事故 本着安全性高 实用性强 具有先进性的特点而研制开发的新一代综合控制系统 经过省部级专家鉴定为 技术上达到 国内领先水平 集控系统与调度电话系统 工业电视系统一起 构成一个完整的操作 调度 监视网络 实现对整个系统的遥测 遥信 遥控 该系统可实现提高生产效率 减少现场操作人员 提高设备安全性和生产安全性等目标 遵循的设计原则 遵循 五高 建设方针 即高起点 高技术 高质量 高效率 高效益 突出效益优先 技术先进 可靠性高 扩展与升级容易 具有故障自诊断功能 做到够用 适用 好用 易扩展 充分利用现有资源 在技术先进的基础上 做到经济实用 网络通讯功能强大 易于与其它系统集成 遵守的主要现行标准 规范 GB4796 电工电子产品环境条件 GB20062 电力装置的继电保护和自动装置设计规范 GB50058 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 GB4720 84 低压电器电控设备 GB50171 92 电气装置安装工程盘 柜及二次回路接线施式及验收规范 IEC144 低压开关和控制设备的外壳防护等级 ANSI488 可编程仪器的数字接口 ISA 55 2 过程运算的二进制逻辑图 ISA 55 3 过程操作的二进制逻辑图 ISA 55 4 仪表回路图 煤矿安全规程 2001版MT209煤矿通信 检测 控制用电工电子产品通用技术要求 MT571 1煤矿用带式输送机监控系统MT817煤矿用带式输送机电控装置MT872煤矿用带式输送机保护装置技术条件 系统适用环境 工作温度 10 60 存储温度 40 85 海拔高度1000 1400m工作湿度5 95 无冷凝 25 时 抗干扰性距电子设备1 2m处发出的电磁和射频干扰 频率400 500MHz 功率5W 不影响其正常工作 保护等级IP54 现场 防爆类型隔爆 本安 煤矿井下有瓦斯 爆炸煤尘危险环境或地面严酷环境 系统网络 综合操作中心位于地面中央控制室 系统采用ROCKWELL公司PLC 控制主站与控制分站之间采用AB开放的网络总线结构CONTROLNET 控制分站与传感器之间采用CAN总线结构联接 控制主站与综合操作台的监控上位机之间通过ETHERNET IP网络联接 控制分站负责现场设备的数据采集和控制 通过监控 可对整个系统的设备进行监视和集中控制 系统的技术性能要求 本系统是以PLC作为主控元件 具有防潮 抗干扰能力强 现场易编程 易扩展 基本免维护 并能够实现软件控制化 自动检测系统故障等功能 本系统具有检测 控制 打滑 堆料 超温 烟雾 纵撕 洒水 速度 跑偏 煤位等保护功能 系统采用多台PLC组成数据传输网络 达到不同的规模控制 完成一个系统内多条皮带多个设备的全过程的监控 监测 连同地面指挥管理中心站 构成一个完善的监控系统 控制方式 1 集中自动运行 接收来自主站的起车和停车指令 自动按顺序起动 运行 联锁与保护 停车全过程的控制和监测 该工作方式作为正常生产时的主要操作方式 2 单机自动运行 由本司机根据生产要求 发出开 停车指令 仍保留集中运行的全部功能 同时将信息传给煤流监控系统的主站 该方式主要用于设备的试运行和检修 也可作为正常生产时的操作方式 3 现场单机手动运行 此方式为现场设备附近设置的就地操作控制箱 人工手动操作 4 检修 用户可在现场通过面板上的键盘对程序或参数进行修改 不需闭锁 主要用于检修试车之用 胶带机设置以下保护 打滑保护 烟雾保护 温度保护和堆煤保护 保护动作 报警并停止机 胶带机二级跑偏保护及沿线拉绳急停闭锁保护 一级跑偏动作 只报警不停车 但能显示故障位置 二级跑偏动作后延时停机 并报警 急停保护动作后立即停机 报警 并能显示出跑偏及急停闭锁开关的动作位置 沿线信号均采用电缆接插方式连接 并能显示出跑偏及急停闭锁开关的动作位置 纵撕保护 在每个装料口均装设撕裂传感器 动作后报警并停机 自动洒水控制装置 PLC控制器根据烟雾 超温信号 自动控制灭火洒水 并报警停机 主回路具有短路 过载 断相 欠压等保护 主电机的电流检测 主电机的温度检测及上限报警 速度检测及超速保护 制动闸状态检测 给煤机状态检测 起车 起车前有预告延时 所选信号点的预告信号在起车过程中分段解除 预告延时时间 10 20s可调 正常起车实现逆煤流方向设备逐台闭锁 延时顺序起车 各台设备的起车时间可调 预告和起车过程中可有禁起功能 现场按禁起按钮自动使警报终止 停止起车 已起车设备照常运行 禁起后有灯光显示 停车 正常停车实现顺煤流方向设备逐台闭锁 延时顺序停车 各台设备的停车时时间可调 紧急停车运行功能 按紧急停车按钮所有设备瞬间停车 主站 分站 主站 分站 控制核心均为矿用隔爆型可编制控制器 PLC 电源继电器箱和集控操作台部分组成 主站之间 主站与分站之间通过控制电缆KVV接插方式连接组成控制网络 主站之间即相对独立 又互相联接 组成一套灵活的控制系统 从而完成整个运输系统及生产系统的控制要求 并可与矿井监控系统组网 主站 分站监控 保护功能齐全 联结简单 能准确识别故障性质及位置 组网能力强 具有实现远程诊断能力 保护功能 增加了载人保护功能和运送大件的保护功能 该保护功能通过PLC处理对皮带机实现载人和运送大件时的安全保护 对提供安全 可靠的生产提供可靠保障 显示与报警1 各故障的显示及报警 故障性质与位置的识别 2 模拟量信号显示与超限报警 如电机 电流 带速温度及压力等 3 文字显示 可汉字显示各故障信息或系统信息 信号与通信 采用打点信号和联络电话合为一体的矿用本质安全型联络信号装置 实现 启动预告 沿线报警 打点及联络电话功能 各信号装置具有声光报警功能 现场皮带保护传感器采用开诚电器自行开发的KC CAN总线控制器 KC CAN总线控制器具有十分优越的特点 低成本极高的总线利用率很远的数据传输距离高速的数据传输速度可根据报文的ID决定接收或屏蔽该报文可靠的错误处理和检错机制自动重发功能 集中控制室 系统通过大屏幕显示和操作 因此系统的实时性和直观性较好 系统具有较高的安全性 采用就地控制和集中控制两种方式 可自由组合流程和控制形式 增强了系统的安全使用方式和灵活性 系统结构合理 将来扩展系统时比较方便 而且不影响系统其它部分的正常工作 计算机管理系统功能 1 实时运行参数监测 各监控系统实时采集生产工况参数 可以采用图形 报表的形式显示系统的实时工况及目前产量 仓储等 2 实时过程控制 分析采集的参数 各系统自动完成过程控制 或由操作员操作控制 3 历史数据查询 以上生产实时监测数据均可存贮于生产实时数据历史数据库中 可实现历史回显 历史趋势分析 进行综合分析 设备故障及模拟量超限报警 当设备故障或模拟量超限时 生产监测及管理网络同步显示故障设备名称 并可实现报警 实时打印故障功能 优化生产计划 在工控机中建立了综合历史数据库 定时将生产 经营等数据存入数据库中 制作计划 生产完成情况的趋势分析图表 为今后的生产计划提供参考 根据外运下达计划和设备实际状态 仓储煤量 合理安排生产计划 设备维修计划 以最大限度地减少对生产的影响 部分画面 具有故障自诊断功能 网络故障自诊断 当网络由于发生断线 干扰等传输问题时 网络会自动侦测到 并发出报警 PLC故障自诊断 PLC的扫描器和适配器发生故障时 系统会通过网络的通讯情况判断故障 并发出报警 PLC的I O模块发生故障时 CPU会通过I O模块的状态位侦测到故障及故障内容 系统会发出报警 传感器和信号线故障诊断 模拟量的传感器或信号线发生断线故障时 PLC通过测量值判断故障并发出报警 维护方便 I O模块采用可拆卸端子排 出现故障时 集控室发出声光报警 可在几分钟之内即可更换完毕 系统扩展方便 增加新设备或上后期工程 可以方便地加入节点 并可通过网络在线修改程序 系统具有自诊断功能 能及时报告故障时间 位置 类型等信息 更便于维护 系统的特点 选用先进的控制器 系统的实时性好 可靠性高 数据处理速度快 采用全分布式控制结构 系统具有较高的安全性 当地面部分出现控制故障时 井下部分仍可实现集控运行 通讯网络速度快 距离远 可靠性高 界面直观友好 操作简便 功能齐全 人机界面不仅具有形象逼真的动态画面和全中文显示 还具有实时报警监视 安全确认机制和数据记录功能 减少布线成本 由于采用远距离通讯网络 使布线更加方便 并大大减少电缆用量 维护方便 运行费用低 系统扩展方便 可随时增加节点 并可通过网络由中控室在线修改程序 控制器和网络可靠性高 维护工作量小 工程实例 峰峰矿务局小屯矿胶带机运输系统由6台给煤机 一台振动筛 一台破碎机和21台胶带运输机组成 运输线路总长度为3120m 输送能力为300t h 该运输系统承担着井下采掘面原煤运往地面圆筒仓的重任 系统运行的效率与安全直接影响企业的经济效益 为落实减员提效方针 该矿实施了胶带机运输集中监控系统 使所有设备形成一个完整的系统 实现了由地面集控室进行集中监视和控制 该系统投入后 提高了生产效率 减少了现场人员 提高了安全性 取得了较好的效果 峰峰矿务局小屯矿皮带监控系统网络示意图 AIC HCS SLC5 03 AIC 机电科办公楼中控室 400米 DH 485 DH 485 7 8 9 10 11 6 5 4 3 2 0 系统概述 小屯矿胶带运输机系统分为上皮带 共11台 和下皮带 共10台 两部分 从运行工艺分析 可分为六个流程 分别是 190系统 东翼系统 正下山系统 强力皮带 地面送煤系统 返煤系统 流程之间通过缓冲仓衔接或直接联接 如图1 集控系统由隔爆可编程控制箱 隔爆接线箱 本安现场操作箱 主控制柜 集控操作台 集控上位机 各类现场传感器构成 PLC之间通过通讯网络相联 胶带运输机设置了跑偏 速度 撕裂 煤位 温度 烟雾 电流等传感器 这些信号接入PLC控制站 由PLC进行运算处理 参加设备的联动和闭锁 在机头设置了除尘喷雾装置和超温洒水装置 由PLC对其进行自动控制 由于井下两个流程同时向强力皮带供煤 为合理调整运量 在东翼给煤机设置了隔爆变频调速器 对给煤量进行调节 变频器的监测和控制也由集控系统完成 此外 还与集控系统配套实施了语音选播调度电话系统和工业电视集中监视系统 PLC系统及通信网络配置 集控系统采用美国ROCKWELL公司A B品牌的PLC 地面主控制站为SLC503型 井下控制站为MicroLogix1500型 SLC503支持远程I O和本地扩展功能 支持各种离散量 模拟量及特殊功能模块 最大容量为8192个I O点 内置一个RS 232和一个DH 485通讯口 是一种功能高度集成的中型规模的控制器 MicroLogix1500支持本地扩展功能 支持离散量和模拟量模块 最大容量为150多个I O点 内置一个RS232通讯口 是一种灵活紧凑的小型控制器 这两种产品均提供了功能强大的处理器指令集 高级的编程工具以及可扩展的产品功能 适用于在工业环境组建完善 灵活的自动化控制系统 1 本系统采用分布式控制结构 如图2 主控制柜位于强力胶带机头 集控室位于办公楼内 综合考虑布线 通讯网络稳定性及成本等因素 在地面设立一个主PLC控制站 HCS 在井下主运输巷道中设8个PLC控制站 CS1 CS8 各站分别配置CPU单元 在集控室设2台监控上位计算机 各PLC站与上位机之间通过工业局域网DH 485联接 PLC控制站负责现场设备的数据采集和控制 通过上位机 可对整个系统的设备进行远程监视和集中控制 图2PLC系统及通信网络配置图 DH 485通讯网络是由A B公司推出的一种工业通讯协议 支持多达32个节点 无中继单链路通讯距离达1200m 通讯速率9600 19200bps可选 本系统建立了两个通讯链路 通过CS1 CS5及HCS的RS232通讯口建立了链路1 由CS6 CS8 HCS的DH485通讯口及上位机建立了链路2 在每个链路上各设一个中继器 通过数据通讯网络将各控制站联接成一个整体 控制原理及软件 本系统控制软件的开发工具采用RSLogix500软件 它提供了基于Windows的操作界面和丰富的指令集 DH 485网络采用RSLinx软件驱动 控制软件采用梯形图编制 通过通讯网络由上位机下载到和PLC中 PLC控制软件包括以下参数组态或功能模块 系统的基本参数组态 包括控制器型号 通讯通道组态 电源模块组态 I O模块的组态等 系统安全处理模块 包括上电复位 系统自诊断 急停或事故处理等 块传输处理模块 控制站间的通讯采用块传输的机制进行 模拟量处理模块 包括模拟量模块的组态 模拟量数据的量程变换运算等 电流参数处理运算 包括电机电流的超限分析和突变分析 设备逻辑控制运算 上位机系统 图3监控界面示例上位机采用两台P 级工控机 同时运行 互为热备 上位机运行组态软件RSView32和通讯软件RSLinx RSView32软件运行于Windows环境下 提供数据采集 监控 以及信息管理等功能 它使用一个开放型平台 支持ODBC OLE DDE和OPC标准 具有齐全的目标定位式 Object Oriented 编程 报警 趋势图 事件检测 数据登录 通信等功能 支持具有1500个外部标签的开放型数据库 是一种适应高速度和高可靠性要求的开放的组态软件 本系统在RSView32的平台上开发和运行 具有以下功能 形象逼真的动态监控界面 如图3 操作灵活方便 设备的状态实时显示 在集控方式下通过鼠标 键盘对设备进行操作 设备运行故障和工艺参数异常在监控上位机实时报警 并在计算机硬盘上永久记录 对电流等工艺参数自动记录 并显示实时的或历史的数据曲线 如图3 系统的主要功能 多种操作方式 每台设备机头旁均设有就地操作控制箱 上有工作方式转换开关 控制方式有 集中联动 集中手动 就地联动 就地手动 禁起等方式 使系统操作灵活 可靠 在集中方式 所有设备由集控室操作员通过上位机操作 多种流程选择 在联动方式下 可根据工艺选择运输流程 胶带启动按顺煤流方向 并根据胶带速度 长度延时开车 以减少运行时间 重载启动时 按逆煤流方向启动 系统停止或无煤时延时自动停车 完善的胶带机保护 在胶带机上按 煤矿安全规程 设置跑偏 打滑 撕裂 煤位等传感器 当检测到故障时 系统进行报警 严重故障时紧急停车 有效地防止事故的发生和故障扩大化 主要胶带运输机主动滚筒和机头设置并联运行的双温度 烟雾传感器 并设置超温洒水装置 当检测到烟雾或超温时系统报警 设备停机并自动洒水 运行中对电机的电流进行实时监测分析 当发生电流超限或突变时报警 严重时停机 强大的信息处理功能 报警信息 运行参数 操作记录等信息自动形成标准格式的数据库文件 并在硬盘长期保存 供信息系统调用 集控系统与调度电话系统 工业电视系统一起 构成一个完整的操作 调度 监视网络 实现对整个系统的遥测 遥信 遥控 应用效果 该系统投入后 运行5年来工作正常 与投入前相比 在以下方面具有明显的效益 提高了生产效率 在起车过程中 按照系统设定的延时时间 逆煤流 或有煤信号及时开车 明显缩短了胶带空转时间 由于采用变频调速器调节主煤流煤量 保证强力胶带机处于合理的负荷状态 提高了运输量 减少现场操作人员 原系统在各设备现场均设立操作岗位 实现集控后 已撤消部分岗位 其它岗位减少了值班人数 随着维护水平的提高 还有进一步减少人员的潜力 提高了设备安全性和生产安全性 系统对设备状态和环境进行实时完善的监控 当发生非正常现象时 自动发出报警或停车 例如 在运行中发生了电流超限报警并停车 现场检修发现发生电机缺相故障 避免了设备损坏事故 第三部分煤矿主井提升信号及自动装卸载控制系统 随着矿井产量指标的逐年增加 主井提升系统已经成为各矿井产量目标的瓶颈 且制约程度越来越明显 煤矿主井提升信号及自动装卸载控制系统 系统实施的必要性 主井提升信号及装卸载控制系统进行自动化可明显降低设备故障率 简化操作 减轻工人劳动强度 提高生产运行的安全可靠性 最大限度地缩减装卸载的时间 使主井提升通过秒里挖潜 达到提高产量 实现提效的目的 系统配置 WINCC ReportPrinter OLM 315 2DP OLM PROFIBUS DP光纤环网12M SITRANSLU02 MultiRanger200 OLM 315 2DP 315 2DP XPS 15 XLT 60 SIWAREXU称重模块 CC 100T称重传感器 提升机房 卸载站 装载站 给全矿井综合自动化提供以太网接口CP343 1 给提升机控制系统S7 400提供DP接口CP342 5 系统软硬件配置 在提升机房设S7 300PLC主站 在卸载站设S7 300PLC分站 在井下装载设S7 300PLC分站 S7 300PLCCPU采用315 2DP 主站和分站之间通过OLM组成PROFIBUS DP工业光纤环网 提升机房还设上位机 通过CP5611与提升机房S7 300PLC主站的MPI口连接 组态软件采用WINCC 提升机房S7 300PLC主站的通讯模板CP342 5与提升机主PLCS7 400组成PROFIBUS DP 通讯模板CP343 1提供给全矿井综合自动化以太网接口 在卸载煤仓和装载煤仓分别使用SIEMENSMiniRangerPlus短量程物位计和SITRANSLU长量程物位计 在井下定量仓采用CC系列柱式称重传感器及SIWAREXU多功能的称重模块 在三个PLC站还设置DI数字量输入模板 DO数字量输出模板 及AI模拟量输入模板 软硬件选型依据 遵循 五高 建设方针 即高起点 高技术 高质量 高效率 高效益 突出效益优先 技术先进 可靠性高 扩展与升级容易 具有故障自诊断功能 做到够用 适用 好用 易扩展 网络通讯功能强大 易于与其它系统集成 设备层选用SIEMENS的超声波料位机 非接触式技术减少维护 易于安装 使用可移动的红外编程器易于编程 带背光的液晶显示器显示标准工程单位读数 称重模块经过系统的集成 明显降低费用 增加精度及可靠性 系统更换无需重新标定 模块称重故障报警容易记录和监测 精度 0 05 具有65535分度分辨率 无需调节重量能进行理论的调节 控制层选用S7 300PLC315 2DP通过OLM组成PROFIBUS DP工业光纤环网 12M的通信速率和可靠的通信质量 灵活的拓扑结构以及冗余的通信模型 强大的通信功能 支持基于总线的驱动技术和符合IEC61508的总线安全通信技术 是整个系统安全可靠运行的保证 信息层选用SIEMENS工业以太网及WINCC组态软件 利用工业以太网 SIMATICNET提供了一个无缝集成到新的多媒体世界的途径 工业以太网技术上与IEEE802 3 802 3u兼容 使用ISO和TCP IP通讯协议 WinCC集生产自动化和过程自动化于一体 实现了相互之间的整合 方案比较 与第一代继电器和集成电路同类产品和第二代PLC加传统简易传感器及进口的装卸载系统相比 此系统具有以下优势 整个系统有机的完美结合 所有数据信息均可通过软件分析及网络传输 是一套真正的全数字 全集成的系统 系统减少了现场的布线 采用现场总线通讯的方式 减少了系统的投资 增加了设备所带来的经济效益 缩短了系统现场的调试时间 增加了系统的安全性 可靠性 稳定性 先进性 给现场的工程师维护带来了极大的方便 减少了设备后期的服务 主要功能特点 主井提升信号及自动装卸载各自具有自动 手动 手动解锁三种工件方式 点动方式用于装卸载的调试和检修 信号在检修状态只有慢车信号 自动装载定量 定容 定时保护及显示 故障自动报警功能 及传感器的故障自诊断 提升次数记忆功能和提升信号的断电记忆功能 有工业光纤环网冗余通讯功能 上 下井口信号间的闭锁功能 检测箕斗的装卸载位置异常功能防止二次装载保护功能 主井提升信号及自动装卸载有上位机系统 能监测各个设备的运行状态 故障记忆查询 产量的累计及报表 空载 满载 超载的标定 及定量斗假余煤的校零功能 与绞车控制回路的闭锁功能 及PROFIBUS DP软件通讯回路闭锁 有联络呼叫功能 主要功能特点 有井上下煤仓煤位的连续实时监测功能 有与全矿井综合自动化的以太网接口 系统有供电电源的绝缘监测与电压监测功能 有箕斗的卸载状态监视功能 检测箕斗是否卸空 有对装载皮带的温度 烟雾 跑偏 堆煤 断带及拉线急停的保护功能 有对动力负荷的保护上位机监测功能 如缺相 短路 堵转 过载 相不平衡 漏电等故障进行监测保护 整个系统的通过网络访问维护功能具有PLC自监测故障功能 可监测PC故障 电源故障 按钮故障 传感器故障 主要技术参数 主要技术参数和工作条件绞车房显示箱电源电压 AC127V工作电压 DC24V工作电流 DC450mA上井口信号箱电源电压 AC127V工作电压 DC24V工作电流 DC450mA信号控制距离1500m 分布电容0 5uf 分布电感1mH 下井口控制台本安工作电压DC24V本安工作电流 450mA最大短路电流 500mA关联设备 下井口防爆箱下井口防爆箱输入电源电压AC127V输入电源电流0 5A输出电源电压DC24V最大开路电压24V输出工作电流 400mA 80mA最大短路电流 550mA 8mA 系统工作流程图 自动装载的顺序是 箕斗到位后 箕斗到位传感器自动发出停车信号 定量斗闸门打开 装载控制台显示屏上的闸门开灯亮 定量斗开始向箕斗装煤 等到显示屏上 定量斗满载 LED显示熄灭 定量斗空载 LED显示点亮 PLC自动关闭闸门 等到显示屏上的闸门灯亮 信号自动发出 使皮带向定量斗装煤 同时启动皮带机 再经过一段时间延时 等到皮带机正常运转后 启动给煤机开始向定量斗装煤 此时称重显示瞬时值 等到显示屏上出现 满载 LED显示 自动停止给煤机 皮带机运转 为下一勾提升作准备 当装载过程中出现特殊情况时 可按下装载部分的急停按钮 整个装载部分设备将全部停止工作 等到故障处理完后再进行工作 设计难点 整个系统中三个站PLC通讯控制的连贯性 因为整个装卸载系统的每个循环周期必须达到设计时的23秒钟内 所以系统在软件上 PLC间的通讯及称重的实时运算必须紧密的结合 各个控制部分必须全集成 否则提升周期很难保证 无法保证设计提升产量 动态称重监测控制 因为在一个定量斗下设置了4台称重传感器 所以必须要到PLC做定量斗的去皮 及空载 满载 超载的运算及设定 PLC对高精度称重模块进行现场控制 从高精度称重模块取得现场高精度的称重值 进行自动称量操作 并向称重模块发出各种控制指令 PLC与称重控制及判断过程状态 形成一个闭环控制系统 实现生产的高度自动化 超声波料位控制系统 针对井上煤仓仓体小10米 物料变化快及井下原煤仓仓体大40米 原煤粉尘严重的特点 选择安装位置十分重要 避开下料孔 计算超声波探头的发射角 使用DolphinPlus软件分析回波情况 找到最佳探测点是系统稳定可靠的难点 防止箕斗提升的超载及二次装载问题 利用高精度的称重模块及与PLC的运算 闭锁逻辑 利用PLC中的DB数据块的掉电记忆功能 即使是在任何情况下都不能使提升机超载提升 防止提升事故的发生 上位机WICC系统通过ODBC接口在报表中打印MicrosoftAccess数据库中的数据 及WICC的集成诊断功能 部分界面图片 部分实物图片 智能组合开关 液压称重传感器 本传感器具有体积小 抗侧压力强 量程范围宽 工作稳定性高 免维护等特点 快开门隔爆控制箱 系统结构设计特点 电控系统具有控制方式新颖 操作简便 控制灵活 安全逻辑闭锁完善 符合 煤矿安全规程 的有关规定 并可根据现场实际情况修改或重新定义 进行现场编程 装卸载系统显示为为LED超高亮模拟显示屏两种显示 此种显示能清晰明确地显示装卸载电控系统各设备的运行及位置情况并具有汉字显示功能 如图 整个电控系统结构紧凑 功能全面 工作稳定 性能可靠 抗干扰能力强 平均无故障工作时间长 适应性好 并具有良好的防静电措 梯形图编程 简单维修 当PLC上 BATTERY 的LED灯亮后 说明PLC内锂电池已不能再用了 应尽快更换新的锂电池 型号 F2 40BL 并应在1 3分钟内完成 在更换电池前应让PLC工作一会儿 以让PLC电源电容器充满电 PLC输入LED灯不亮 一般情况下为外部信号输入元件故障 应仔细检查外部信号输入信号元件 如各传感器等 PLC无电可能是由于车房整流电源板熔断器断路 打开整流电源板上盖 更换新的保险管 车房微机显示器不显示或显示不正常 原因有 显示器与微机联接插头松动或微机有非正常停机操作 请检查连接线插头和按正常程序开关机 各部位 井口 井下 信号发不出去 可能是按钮端子松动或断线 各联接线插头接触不良 连接电缆端子接触不良或断线 上井口或下井口信号箱的显示屏上有各种信号显示 但不能传送出去 可能是通讯模块的插头或端子松动所致 应将插头插好或将接线端子压紧 设备 机械 到位 但无显示 即信号无输入 原因为 传感器故障或连接导线断路 请检查或更换传感器或连接电缆 信号传输 显示均正常 但绞车开不起来 原因是车房显示箱内执行继电器故障 请检查信号执行继电器是否松动 接点输出线是否断路 上 下井口之间无呼叫信号 应检查呼叫钮 端子或连接线及传输电缆 电话板端子是否松动 音频通讯电源开关是否正常 电源板内熔断器是否断路 通讯系统通话不正常 原因 1 送话器开关故障 2 电话板端子松动或屏蔽线断线 3 送话器插头接触不良 主讲 PeiWenliang 裴文良唐山开诚电器 技术部电话 0315 3173744 582传真 0315 3208350 582手机第四部分井下主排水泵房自动控制系统技术介绍 井下泵房概况 电动闸阀 排真空管路 配电设备 排真空设备 综合控制显示台 可显示各水泵的运行状态及各种参数 一 系统规范与标准 1 遵循的设计原则1 以 煤矿安全规程 为基础 并结合现场实际情况 2 遵循 五高 建设方针 即高起点 高技术 高质量 高效率 高效益 突出效益优先 3 技术先进 可靠性高 扩展与升级容易 具有故障自诊断功能 做到够用 适用 好用 易扩展 4 充分利用现有资源 在技术先进的基础上 做到经济实用 5 网络通讯功能强大 易于与其它系统集成 2 遵循的主要现行标准GB4796 电工电子产品环境条件 GB20062 电力装置的继电保护和自动装置设计规范 GB50058 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 GB4720 84 低压电器电控设备 GB50171 92 电气装置安装工程盘 柜及二次回路接线施式及验收规范 IEC144 低压开关和控制设备的外壳防护等级 ANSI488 可编程仪器的数字接口 ISA 55 2 过程运算的二进制逻辑图 ISA 55 3 过程操作的二进制逻辑图 ISA 55 4 仪表回路图 3 系统适应环境工作温度0 60 存储温度 40 85 工作湿度5 95 无冷凝工作环境无滴水及震动抗干扰性距电子设备1 2m处发出的电磁和射频干扰 频率400 500MHz 功率5W 不影响其正常工作 保护等级IP54 IP33 本安 防爆类型隔爆 本安 二 系统方案 1 系统要求1 能够自动采集 显示水泵的各种运行参数 2 能够根据水仓水位 生产工作制及负荷情况控制水泵自动工作 3 能够根据监测到的信号判断水泵的工作情况 故障时能及时发出报警信号 并根据故障类型停泵 4 可自动 手动控制水泵的启停及电动闸阀的开 关及开度 5 在矿井地面调度监控中心可完成对水泵控制的各种操作 6 系统应能与矿井综合调度系统无缝连接 实现数据的共享 系统的主要监测信号有 各水泵及真空泵的开停信号 各电动闸阀的开关位置信号 排水管路的流量 水仓的水位信号 水泵的真空度 排水压力 电机温度及电机轴承温度信号 水泵电机的工作电流等 系统的控制信号有 主电机的开停控制 真空泵开停控制 液动闸阀控制及真空引水电磁阀的开闭控制 排水管路的流量选用超声波流量计进行检测 水仓的水位选用超声波液位计进行检测 电机轴承温度由电机厂家设PT100进行检测 真空度和压力传感器选用精度高 稳定性好的传感器 实现功能1 自动控制功能根据工况设定 以及时间 水位 煤矿用电负荷等参数自动开启 停止水泵的运转 并能实现泵阀的联锁启动 对运行中的各种参数进行实时监控 通过接口向上传送数据 1 地面计算机统计出每天矿井的用电负荷情况 确定用电高峰 低谷时间 并将参数传给本机 或在本机上根据统计出的时间进行设定 2 根据所监测的水位信号 设定出低水位 高水位和上限水位信号 低水位时停泵 高水位时水泵二台运行 二台备用 一台检修 上限水位时三台泵运行 另二台备用或检修 3 每台水泵设置远控 自动 手动和检修四种工作方式 工作方式可直接在本机上设定或由地面主机设定 当水位达到高位或不在高位而处在用电低谷时间内 将自动启动运行泵 当达到低位或不在高位而处在用电高峰时间内时自动停泵 当水位达到上限水位时 自动启动 运行泵 及 备用泵 直到水位低于高位时停止 备用泵 只运行 运行泵 当达到低位或不在高位而处在用电高峰时间内时自动停泵 4 系统可自动或手动选择以实现备用泵的循环启动和停止 5 将本机工作方式转为 地面控制 时 各水泵由地面主机控制 6 当运行的水泵出现轴承超温 开关柜故障 流量不够时自动停止运行 并提示 报警 2 手动控制功能 根据实际需要也可以从自动控制方式切换到手动控制方式 此方式下操作人员在操作台上人工手动控制 3 单机自动控制 地面监控主机将工作方式切转到单机自动时 可在地面监控主机上单独控制系统中的各设备 4 就地手动控制 各设备工作方式打到就地位置时 可直接在开关柜上人工手动控制 此方式主要用于设备检修时 5 现场编程 用户可在现场通过面板上的键盘对程序或参数进行修改 6 组网功能 该分站与水窝排水控制器一起挂接在中央变电所的网络交换机上 通过交换机与全矿综合自动化系统连接 7 水泵运行计量 时间 运行统计 在地面控制站上应可分别对每台水泵的运行电耗 工作时间等进行统计 便于管理人员及时掌握每台水泵的工况 8 图形曲线显示 在地面控制站上应可实时显示各设备运行图 并提供开放式的图形制作软件 用户可随心所欲描绘各种动态图形 静态图形 同时支持多种图形格式 Bmp Jpg Gif Icon Avi等等 图形画面具有链接功能 可以很方便地切换其它画面显示 可显示实时曲线 可显示年 月 日各时间段的历史曲线和具体数据表 9 实时报警 报警记录 在现场PLC控制器上可汉字显示各故障信息并报警 在地面控制站上可显示现场单元当前的报警信息以及保存的报警记录 10 系统具有真空泵和射流引水真空装置双套设施控制功能 本监控系统具有以下几方面特点 1 选用先进的控制器 系统的实时性好 可靠性高 数据处理速度快 2 可扩展性强 便于系统的扩展及管理网络的发展 3 维护方便 运行费用低 系统扩展方便 可随时增加节点 本系统可根据生产需要随时增加控制接点 控制器和网络可靠性高 维护工作量小 4 总结各矿中央泵房集控系统的经验教训 特别采取了增加设备可靠性的措施 系统投入运行时 PLC对软起动装置 高压防爆开关状态进行扫描分析 运行过程中对传感器监控 故障时报警 5 根据水位控制原则 自动实现水泵的轮换工作 大大延长了水泵的寿命 6 该监控装置可根据电网负荷信息 以 移峰填谷 原则确定开 停水泵时间 从而提高了矿井的电网质量 本监控装置采用超声水位计连续检测水仓水位 超声水位计输出4 20mA信号送PLC PLC经运算判别 自动开停水泵 在正常水位时 各台泵能自动轮换工作 在危险水位时 自动投入必要数量的水泵运行 并自动控制相应管路上的阀门 系统以水仓水位为主 结合分时计费和 移峰填谷 原则 确定开停水泵时间 从而达到节能 节耗目的 系统设备及组成 水泵房监控装置包括PLC控制箱 井底集中操作台 LED模拟显示屏 就地控制箱和外围传感器 地面上位工控机等五部分 1 PLC控制箱主要由可编程控制器 信号变送器 中间继电器等组成 主要完成对信号的变换 放大 并由PLC运算 判断发出各种控制信号 监控水泵的运行工况 2 井底集中操作台由指示灯 按钮 触摸屏等组成 完成整套系统的控制与监视 3 LED模拟显示屏 显示系统主要设备的各个工况 4 就地控制箱主要由按钮 指示灯等组成 5 传感器包括超声水位计 流量传感器 闸门位置行程开关 闸门过转矩行程开关 电机电流 传感器等组成 矿井主排水泵PLC自动化控制系统配置图 控制层 设备层 管理层 DP网络 操作员站 工程师站 监控中心 DP网络 去调度室 井下2 控制分站 动力柜 监视器 电视墙 等离子屏或背投监视屏 DP网络 动力柜 井下1 控制分站 PLC系统介绍1 主控元件 西门子S7 300S7 2002 网络 PROFIBUS或以太网3 组态软件 WINCC PROFIBUS 煤矿信息管理网络 PROFIBUS 各种传感器 设备主要技术参数1 主电机型号为 Y450 4630KW 6KV 3台 2 水泵型号 MD280 65 7 3台 3 电动闸阀型号 Z941H 64DN2501 5KW 660V 9台 4 配水闸阀型号 Z945T 2 5DN8002 2KW 660V 3台 5 采用真空泵吸水方式 真空泵型号 SZ 27 5KW 660V 2台 6 现场供电电压等级 高压6kV 低压660V 工程案例 龙口北皂海域泵房集控系统 1 配电及拖动系统 两台软起动柜的高压AC6kV电源及2 3 水泵起动柜和馈电柜用于1 3 主排水泵的供电 AC660V电源 实现1 排水泵的一拖一软起动控制系统及2 3 两台排水泵的一拖二软起动控制系统 对9台电动闸阀 3台配水闸阀 5台电磁阀进行配电及控制 同时提供相应的配电设备 高压软起动技术参数 AC6KV 额定电流 180A 软起动