1.項(xiàng)目概述
山西新元煤炭有限責(zé)任公司位于山西壽陽縣，礦井地處沁水煤田東北部，距離太原市60公里，陽泉市25公司。設(shè)計(jì)儲(chǔ)量7.9億噸，設(shè)計(jì)可開采儲(chǔ)量5億噸。其中：3#煤層2.1億噸，9#煤層0.82億噸，15#煤層2.3億噸。煤種主要為貧煤，貧瘦煤及無煙煤，屬中低灰、特低硫、低磷、中高發(fā)熱量的優(yōu)質(zhì)品種煤，可作為電煤、高爐噴吹煤等。煤層賦存平緩，平均厚度為2.29-3.32米。按600萬噸/年產(chǎn)量設(shè)計(jì)的現(xiàn)代化礦井。
新元煤礦安全生產(chǎn)綜合自動(dòng)化實(shí)質(zhì)是依賴對(duì)新元礦井地理、生產(chǎn)、安全、設(shè)備、管理等方面的信息進(jìn)行采集、傳輸、處理、應(yīng)用和提升，達(dá)到信息增值的目的。其核心技術(shù)是集成化的數(shù)據(jù)管理、集成化的通訊、集成化的編程組態(tài)和現(xiàn)場控制設(shè)備的自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化。建立基于網(wǎng)絡(luò)的大型開放的分布式控制系統(tǒng)、形成全礦井監(jiān)測、控制、管理一體化，實(shí)現(xiàn)全礦井生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的過程控制自動(dòng)化、生產(chǎn)綜合調(diào)度指揮和業(yè)務(wù)運(yùn)轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)化，使煤礦高效集中生產(chǎn)，達(dá)到減員增效、降低成本，提高礦井整體安全和生產(chǎn)水平。
新元煤礦在井上、井下建立實(shí)時(shí)工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全礦安全、生產(chǎn)的遠(yuǎn)程集中監(jiān)測與控制；建成了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)倉庫平臺(tái)，它采用實(shí)時(shí)以太網(wǎng)絡(luò)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫平臺(tái)以及通信網(wǎng)關(guān)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了絕大數(shù)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)協(xié)議的統(tǒng)一，并成功接入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫平臺(tái)軟件，為今后企業(yè)綜合信息化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化礦井做基礎(chǔ)數(shù)據(jù)鋪墊。
2．建設(shè)目標(biāo)
1）向下能監(jiān)測各子系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)以及所需的生產(chǎn)和安全參數(shù)，能對(duì)礦井內(nèi)部控制子系統(tǒng)發(fā)布控制命令；向上能夠連接集團(tuán)公司局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)礦井與公司之間的生產(chǎn)與管理信息及時(shí)交換，從而實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)過程控制網(wǎng)絡(luò)化、企業(yè)綜合管理現(xiàn)代化。
2）建立一個(gè)生產(chǎn)調(diào)度中心，在地面調(diào)度中心能夠?qū)Ω髯詣?dòng)化系統(tǒng)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)全礦的管控一體化。
3）建立一個(gè)快捷、標(biāo)準(zhǔn)的傳輸平臺(tái)，提供安全、先進(jìn)、可靠的傳輸能力，滿足生產(chǎn)和管理的要求。
4）隨著礦井建設(shè)能夠整體規(guī)劃分步實(shí)施，并能隨著技術(shù)的發(fā)展方便升級(jí)。
5）成熟的產(chǎn)品、快速的組態(tài)，縮短整個(gè)項(xiàng)目的開發(fā)周期，提高效率與效益；
6）力控pFieldComm通訊網(wǎng)關(guān)作為子系統(tǒng)接入與協(xié)議轉(zhuǎn)換產(chǎn)品使各子系統(tǒng)完全具備系統(tǒng)開發(fā)性、標(biāo)準(zhǔn)化；
7）力控pSpacer實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫做為生產(chǎn)數(shù)據(jù)的綜合自動(dòng)化平臺(tái)，將成為信息化，數(shù)字煤礦的核心；
3．系統(tǒng)拓?fù)鋱D及產(chǎn)品介紹
5.典型子系統(tǒng)的接入
5.1.變電站電控子系統(tǒng)（110/35/10kV）
110kV與35kV變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)為上海天正明日電力自動(dòng)化有限公司的微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)，監(jiān)控計(jì)算機(jī)不能對(duì)第三方提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與web界面，該系統(tǒng)采用力控通信網(wǎng)關(guān)pFieldComm采集40塊綜合保護(hù)儀表（南自103規(guī)約）、直流屏、網(wǎng)絡(luò)電表等設(shè)備；將所有設(shè)備數(shù)據(jù)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的OPCServer規(guī)約，為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫提供基于一個(gè)地址的網(wǎng)絡(luò)化標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，在調(diào)度中心可實(shí)現(xiàn)1秒級(jí)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)更新，主界面為礦井供電潮流總圖，下分變電站一次接線圖、自動(dòng)抄表、所有線路間隔參數(shù)。在系統(tǒng)的模擬圖上，用戶可以清晰直觀的看到相電壓，線電壓，電流，故障，開停，高壓開關(guān)，饋電開關(guān)，主變溫度，功率因數(shù)，電度，有功功率，無功功率，視在功率，頻率，有功電能，無功電能等數(shù)據(jù)或狀態(tài)。
[圖5] 2#主變參數(shù)
5.3.中央風(fēng)井場地的主扇通風(fēng)系統(tǒng)
現(xiàn)狀：通風(fēng)機(jī)電控系統(tǒng)分高壓軟啟動(dòng)PLC控制柜和通風(fēng)機(jī)性能檢測系統(tǒng)兩部分；高壓軟啟動(dòng)PLC控制柜采用2套SIEMENS公司的S7-300 PLC，CPU型號(hào)為：CPU-314C-2DP； AGF606型通風(fēng)機(jī)性能監(jiān)測系統(tǒng)的PLC使用SIEMENS公司的S7-300 PLC，CPU型號(hào)分別為：CPU-315-2DP （V2.0.11）；實(shí)時(shí)監(jiān)測計(jì)算機(jī)通過MPI總線訪問所有的PLC，監(jiān)控軟件為自行開發(fā)軟件包。
解決方案：采用德國專用通信模塊NL50-MPI，全部采用MPI總線與3套PLC進(jìn)行通訊。NL50-MPI直接連接Siemens的控制器，采用MPI的總線方式，可以直接讀取PLC的數(shù)據(jù)。
圖形界面可顯示風(fēng)機(jī)軸承溫度、電機(jī)繞組溫度、潤滑油溫度、潤滑油壓力、風(fēng)機(jī)回水流量、電機(jī)速度、高壓軟啟動(dòng)狀態(tài)、風(fēng)機(jī)靜壓、風(fēng)機(jī)水平振動(dòng)、電機(jī)三相電壓、電機(jī)三相電流、風(fēng)機(jī)全壓、風(fēng)機(jī)風(fēng)量、風(fēng)機(jī)靜壓效率、風(fēng)機(jī)全壓效率、瓦斯?jié)舛鹊取?br />
5.4.鍋爐控制子系統(tǒng)
新元煤礦共4臺(tái)燃煤鍋爐，采用6臺(tái)S7-200的PLC做鍋爐主控+公共輔助系統(tǒng)的控制，數(shù)據(jù)庫直接遠(yuǎn)程讀取原監(jiān)控系統(tǒng)的OPC Server。界面顯示爐膛溫度、爐膛負(fù)壓、上鍋筒溫度、上鍋筒壓力、蒸汽出口流量、蒸汽管路壓力、省煤器溫度、煙道溫度、鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量開關(guān)、引風(fēng)機(jī)吸風(fēng)量調(diào)節(jié)器開關(guān)顯示、供煤爐排風(fēng)速度顯示、速度調(diào)節(jié)、現(xiàn)場手自顯示、水位報(bào)警、水位顯示、供水閥前后壓力、供水溫度、流量、循環(huán)泵狀態(tài)、鼓風(fēng)機(jī)開停狀態(tài)、引鳳開停狀態(tài)、供水泵開停狀態(tài)、鼓風(fēng)機(jī)軸溫、引風(fēng)機(jī)軸溫、風(fēng)機(jī)變頻等數(shù)據(jù)。
6.結(jié)束語
本系統(tǒng)目前已成功通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫pSpace、通信網(wǎng)關(guān)pFieldComm、礦用通信接口，工業(yè)環(huán)網(wǎng)等軟硬件平臺(tái)完成新元煤礦綜合自動(dòng)化的各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換、傳輸、顯示與存儲(chǔ)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫平臺(tái)的搭建徹底解決了“信息孤島”現(xiàn)象，其穩(wěn)定、可靠、高速、多平臺(tái)的真正融合在實(shí)際應(yīng)用中得到了較為理想的綜合顯示效果。
