论文部分内容阅读
摘 要 随着矿井的逐渐深入地下，受地热的影响也越来越严重。许多500M以下矿井最高温度达到40度，严重影响工人的健康与工作效率。所以国家颁布法规，所有矿井温度超过30度严禁施工。矿井降温也就提上了日程。
关键词 煤矿；降温工程；网络化
中图分类号 TD727 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）121-0201-01
1 概述
新世纪以来，信息化速度在飞快发展。自动化控制系统中，不仅在办公自动化系统、智能大厦自动化系统、市政、交通、物流、商业、银行等公用工程自动化系统方面的网络化有很大变化，就连机械制造为主的离散工业自动化，特别是流程工业自动化方面也向数字化、网络化、智能化方面前进了可喜的一步。
热电冷联供项目井下降温工程冷媒分配站，主要完成井下11煤层和13煤层的降温作用。冷水通过一级循环到达井下换热站，再通过二级循环泵分成三路分别给11煤层和13煤层空冷机供水。
2 系统的网络构成
目前，PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。其主要原因，在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。
在煤矿输送集中控制系统PLC网络化技术的发展，其中有两个趋势，一方面，PLC网络系统已经不再是自成体系的封闭系统，而是迅速向开放式系统发展，各大品牌PLC除了形成自己各具特色的PLC网络系统，完成设备控制任务之外，还可以与上位计算机管理系统联网，实现信息交流，成为整个信息管理系统的一部分。另一方面，现场总线技术得到广泛的采用，PLC与其他安装在现场的智能化设备，比如智能化仪表，传感器，智能型电磁阀，智能型驱动执行机构等，通过一根传输介质（比如双绞线，同轴电缆，光缆）连接起来，并按照同一通信规约互相传输信息，由此构成一个现场工业控制网络，这种网络与单纯的PLC远程网络相比，配置更灵活，扩容更方便，造价更低，性能价格比更好，也更具开放意义。
PROFIBUS-DP的DP即Decentralized Periphery。它具有高速低成本，用于设备级控制系统与分散式I/O的通信。它与PROFIBUS－PA（Process Automation）、PROFIBUS-FMS（Fieldbus Message Specification）共同组成了PROFIBUS标准。
该通讯总线基于模块化概念，可适应大量不同应用，并广泛应用于离散式自动化和过程工业的所有工段。该通讯总线在全世界的广泛应用中久经验证，可用于所有生产和过程步骤。采用统一的PROFIBUS解决方案，可极大地降低投资、运行和维护成本，显著提高生产力。
3 控制系统的实现
热交换站主控系统
换热站主控系统是以SIEMENS公司S7-400系列作为主控元件，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。
本系统在中央控制站设主站PLC隔爆箱一台，用来采集各分站送来的信号，负责与地面系统交换数据。并设两台隔爆液晶屏，通过Profi-Bus与PLCCPU 相连，显示设备状态，所有的设备和工艺数据都可以在这里进行显示。设隔爆交换机一台，同过以太网与地面控制室进行数据交换。
3条管路共设8个分站，分站以SIEMENS 200为主控元件，三条管路组成3个环网，分别通过光纤与主站组成3个环网。每条管路设隔爆液晶屏一台，用来监视各个管路的设备运行情况。
现场现有23台空冷机，可通过Profibus-DP接入主控系统，做整个系统的分站。向主站提供空冷机的运行情况。
分站之间即相对独立，又互相联接，组成一套灵活的控制系统，从而完成整个系统的控制要求，并可与矿井监控系统组网。主站、分站要求监控、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。
对整个系统可实现：
1）管路水温检测。
2）管路水压监测。
3）调节阀的监控。
4）电动阀的监控。
系统的控制方式：具有集中自动运行、单机自动运行、就地、现场编程四种工作方式。
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，不需闭锁，主要用于检修试车之用。
4）现场编制：用户可在现场通过面板上的键盘对程序或参数进行修改。
4 系统的功能特点
拓扑结构：自愈环网，点对点，链接
可在极端的温度范围内稳定工作，能适应工业现场恶劣的工作环境。
本产品组网十分灵活，可组成超级光纤自愈环网、超级以太网自愈环网，方便了用户的使用。
上联冗余的100 Mbit/s双绞线端口，利用上联冗余接口，可以组成自愈环网。提高系统可靠性。
具有先进的自愈功能，当环网中某处出现故障时，通讯数据能够快速切换到备用网络上，保证网络通讯正常，自愈时间小于300 ms。
系统为实时监控网络结构，具备有完善的生产监控管理功能，对循环水主要环节及相关的辅助环节的生产过程进行实时数据采集、传输、处理、显示、记录，对井下供水系统进行远程集中监控，同时配合液晶显示系统进行安全图像监视，以确保人员及设备的安全。
监控网络实施后，操作员可在中控室终端上监视整个系统的完成过程，完成对整个系统相关环节的“遥测、遥信和遥控”，实现矿井供冷系统的综合自动化。
采用工业级元器件和专门设计，确保产品的高可靠性。
5 结束语
整个电控系统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；成功的运用了“Profi-Bus”技术后，使得整个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，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；增加了系统的安全性，可靠性，稳定性，先进性；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；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；经过现场的运行得到了用户的好评。所以本控制方案也对煤矿其他系统工程应用具有广泛的参考价值。
参考文献
[1]郁家清，兰贵枝.三河尖矿井下降温工程设计浅析[J].煤炭工程，1988，05.
关键词 煤矿；降温工程；网络化
中图分类号 TD727 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）121-0201-01
1 概述
新世纪以来，信息化速度在飞快发展。自动化控制系统中，不仅在办公自动化系统、智能大厦自动化系统、市政、交通、物流、商业、银行等公用工程自动化系统方面的网络化有很大变化，就连机械制造为主的离散工业自动化，特别是流程工业自动化方面也向数字化、网络化、智能化方面前进了可喜的一步。
热电冷联供项目井下降温工程冷媒分配站，主要完成井下11煤层和13煤层的降温作用。冷水通过一级循环到达井下换热站，再通过二级循环泵分成三路分别给11煤层和13煤层空冷机供水。
2 系统的网络构成
目前，PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。其主要原因，在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。
在煤矿输送集中控制系统PLC网络化技术的发展，其中有两个趋势，一方面，PLC网络系统已经不再是自成体系的封闭系统，而是迅速向开放式系统发展，各大品牌PLC除了形成自己各具特色的PLC网络系统，完成设备控制任务之外，还可以与上位计算机管理系统联网，实现信息交流，成为整个信息管理系统的一部分。另一方面，现场总线技术得到广泛的采用，PLC与其他安装在现场的智能化设备，比如智能化仪表，传感器，智能型电磁阀，智能型驱动执行机构等，通过一根传输介质（比如双绞线，同轴电缆，光缆）连接起来，并按照同一通信规约互相传输信息，由此构成一个现场工业控制网络，这种网络与单纯的PLC远程网络相比，配置更灵活，扩容更方便，造价更低，性能价格比更好，也更具开放意义。
PROFIBUS-DP的DP即Decentralized Periphery。它具有高速低成本，用于设备级控制系统与分散式I/O的通信。它与PROFIBUS－PA（Process Automation）、PROFIBUS-FMS（Fieldbus Message Specification）共同组成了PROFIBUS标准。
该通讯总线基于模块化概念，可适应大量不同应用，并广泛应用于离散式自动化和过程工业的所有工段。该通讯总线在全世界的广泛应用中久经验证，可用于所有生产和过程步骤。采用统一的PROFIBUS解决方案，可极大地降低投资、运行和维护成本，显著提高生产力。
3 控制系统的实现
热交换站主控系统
换热站主控系统是以SIEMENS公司S7-400系列作为主控元件，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。
本系统在中央控制站设主站PLC隔爆箱一台，用来采集各分站送来的信号，负责与地面系统交换数据。并设两台隔爆液晶屏，通过Profi-Bus与PLCCPU 相连，显示设备状态，所有的设备和工艺数据都可以在这里进行显示。设隔爆交换机一台，同过以太网与地面控制室进行数据交换。
3条管路共设8个分站，分站以SIEMENS 200为主控元件，三条管路组成3个环网，分别通过光纤与主站组成3个环网。每条管路设隔爆液晶屏一台，用来监视各个管路的设备运行情况。
现场现有23台空冷机，可通过Profibus-DP接入主控系统，做整个系统的分站。向主站提供空冷机的运行情况。
分站之间即相对独立，又互相联接，组成一套灵活的控制系统，从而完成整个系统的控制要求，并可与矿井监控系统组网。主站、分站要求监控、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。
对整个系统可实现：
1）管路水温检测。
2）管路水压监测。
3）调节阀的监控。
4）电动阀的监控。
系统的控制方式：具有集中自动运行、单机自动运行、就地、现场编程四种工作方式。
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，不需闭锁，主要用于检修试车之用。
4）现场编制：用户可在现场通过面板上的键盘对程序或参数进行修改。
4 系统的功能特点
拓扑结构：自愈环网，点对点，链接
可在极端的温度范围内稳定工作，能适应工业现场恶劣的工作环境。
本产品组网十分灵活，可组成超级光纤自愈环网、超级以太网自愈环网，方便了用户的使用。
上联冗余的100 Mbit/s双绞线端口，利用上联冗余接口，可以组成自愈环网。提高系统可靠性。
具有先进的自愈功能，当环网中某处出现故障时，通讯数据能够快速切换到备用网络上，保证网络通讯正常，自愈时间小于300 ms。
系统为实时监控网络结构，具备有完善的生产监控管理功能，对循环水主要环节及相关的辅助环节的生产过程进行实时数据采集、传输、处理、显示、记录，对井下供水系统进行远程集中监控，同时配合液晶显示系统进行安全图像监视，以确保人员及设备的安全。
监控网络实施后，操作员可在中控室终端上监视整个系统的完成过程，完成对整个系统相关环节的“遥测、遥信和遥控”，实现矿井供冷系统的综合自动化。
采用工业级元器件和专门设计，确保产品的高可靠性。
5 结束语
整个电控系统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；成功的运用了“Profi-Bus”技术后，使得整个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，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；增加了系统的安全性，可靠性，稳定性，先进性；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；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；经过现场的运行得到了用户的好评。所以本控制方案也对煤矿其他系统工程应用具有广泛的参考价值。
参考文献
[1]郁家清，兰贵枝.三河尖矿井下降温工程设计浅析[J].煤炭工程，1988，05.