礦井自動化控制系統教學內容

礦井自動化控制系統

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礦井自動化控制系統

自動控制是指在沒有人的直接參預下，利用控制裝置，控制

受控對象，使被控量按給定規律運行。它是一門介于許多科學之間

的綜合運用科學，如物理學、數學、力學、電子學、生物學等是該

科學的重要基礎。

一自動化控制的實現

自動控制是運用自動化儀表或者裝置代替人工自動地對設備或者過程

進行控制，使之達到預期的狀態或者性能。工業上常規單回路反饋控

制系統由控制對象和控制器兩部份組成。其實現過程如下：

1、控制對象：即被控制的設備或者過程。控制對象的本質在于被控制

的參數（變量或者狀態）及被控參數的數學模型。一個設備或者過程可

就不同的控制參數構成不同的控制系統。

2、控制器：即起控制作用的自動化儀表或者裝置，包括自動檢測儀

表、調節器或者計算裝置，執行器。

二礦井自動化控制系統的組成及系統覆蓋范圍

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礦井自動化控制系統主要由礦井安全與生產監測監控系統、

信息管理系統、調度通信系統等部份組成。

1、礦井調度監控網絡系統的功能

系統為實時監控網絡結構，具備有完善的生產監控管理功能，對

全礦個各主要生產環節及相關的輔助環節的生產過程進行實時數據

采集、傳輸、處理、顯示、記錄、打印，對生產傳輸系統、井下變

電所、排水系統和扇風機等設備進行遠程集中監控，同時配合工業

電視系統進行安全圖象監視，以確保人員及設備的安全，全面提高

礦井的經濟效益和社會效益。

系統功能如下：

(1)、數據采集和過程控制；

(2)、順序控制；

(3)、報警事件處理和操作記錄；

(4)、實時過程數據，圖形或者數據方式顯示；

(5)、過程變量趨勢顯示；

(6)、生產過程模型圖及動態數據更新；

(7)、數據庫管理。

調度監控網絡實施后，調度可在調度室終端上監視礦井生產過

程，完成對全礦井生產及相關環節的“遙測、遙信和遙控”，實現礦

井的綜合自動化。

(1)實時運行參數檢測

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各監控系統實時采集生產工況參數，可以采用圖形、報表的形

式顯示系統的實時工況及目前產量、倉儲等。

(2)實時過程控制

分析采集的參數，各系統自動完成過程控制，或者由調度員

操作控制。

(3)歷史數據查詢

以上生產實時檢測數據均可存貯與生產實時數據和歷史數據庫

中，可實現歷史回顯、歷史趨勢分析，及直方圖，餅圖等進行綜合

分析。

(4)設備故障及摹擬量超限報警

當設備故障或者摹擬量超限使，生產檢測及管理網絡同步顯

示故障設備名稱，并可實現語音報警、實時打印故障功能。服務器

將該故障信息存入故障信息數據庫，供以后統計分析。

(5)生產實時畫面檢測

工業電視信號可接入監測終端，當浮現異常(故障、違章、

檢修)時，可將此畫面截取，轉換為數字形式存儲，并可通過網絡

上傳給公司領導。

(6)優化生產計劃

在網絡服務器中建立了綜合歷史數據庫，定時將生產、經營

等數據存入數據庫中，制作計劃、生產完成情況的趨勢分析圖形，

為今后的生產計劃提供參數；根據外運下達計劃和設備實際狀態、

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倉儲煤量，合理安排生產計劃、設備維修計劃，以最大限度的減少

對生產外運的影響。

2調度監控系統的三層網絡結構

根據現代網絡理論和補連塔礦調度監控系統的要求，我們選美

國Gockwell先進的工業控制產品，設計構建了先進、全面、可靠的

工業調度監控系統。

調度監控系統采用三層網絡結構，如下圖所示。

(Etnomet)

ms

fiSQ

(ControlNetvw)

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三層網絡結構示意身

3礦井自動化系統的通訊模式。

礦井生產系統ControlNet主干采用光纖傳導模式，通過62.5um光

纜連接，包括調度室、井口配電室、主井二部皮帶配電室、集運皮

帶配電室、三采區配電室、加壓泵房和南風井通風監控系統，其他

包括倉上配電室、一采區變電所及排水泵房監控系統用75C同軸電

纜與井口變電所監控系統連接，構成整個控制層網絡，其余如

ZBK-X皮帶監控系統用軟件編程實現第三方通訊就近接入網絡，順

槽皮帶CST系統經DH+接入三采區變電所網關，實現網絡擴展。

4礦井綜合自動化控制系統覆蓋范圍

自動化控制網絡涉及了礦井所有生產及生產相關的環節，包括：

(1)、皮帶運輸系統集中監控；

(2)、井口變電所三遙；

(3)、礦井排水系統三遙；

(4)、礦井加壓供水系統三遙；

(5)、井下變電所三遙；

⑹、礦井通風機三遙；

(7)、順槽皮帶監控監測。

三礦井綜合自動化控制系統的功能

在統一的技術環境下，各種各樣不同的技術可以在一個用戶接口

下，接成在一個有全局數據庫的總體平臺中，這樣系統之間的接口

費用大大降低，備品備件的品種和數量也大大減少，同時技術人員

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可以在一個平臺下對所有應用進行組態、編程和監控，也可以大大

提高監控水平，減少非計劃停車時間。也是由于應用一個組態平

臺，培訓和工程變得簡單，費用也大大降低。

以及時、穩定、可靠的通訊系統為橋梁，包括綜采和連菜的運輸

系統，補連塔礦井綜合自動化系統涵蓋了生產的各個環節，皮帶運

輸控制保護系統、礦井電力三遙、扇風機三遙系統、井下排水三謠

系統全部納入自動控制系統之中，實現了閉鎖和連續控制，在調度

室進行集中控制，指揮全礦生產。

綜合自動化系統采用先進的技術和設備來保證整個系統安全可靠

正常地運行，提高運行管理和維護的水平，降低運行管理費用，減

輕工作人員的勞動強度，提高各種信息的傳輸及分析能力。

四自動化控制設備的維護

1、控制網上的1786RPA和1786RPFM模塊的作用和故障判斷

(1)1786RPA模塊PRA是ControlNet網絡節點上銅纜轉光纖的

銅纜接頭部份，這個模塊的24V工作電壓從最下方的接線壁上接入,

如果這個模塊沒有工作電壓，將造成從此節點以下的控制網絡中斷,

如下圖所示：

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1模78堀RPA

(2)、1786RPFM

RPFM是ControlNet網絡節點上銅纜轉光纖的光纖接頭部份，它必

須和RPA配套使用，這個模塊上一共可以接兩路光纖，每路光

纖的接受線在RPFM上都有對應的小燈指示，當上一級RPFM上有信

號發送時，小燈應該常亮，如下圖(a)所示

RPA和RPFM連接后，如下圖(b)所示。

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(a)1786RPFM模塊

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(b)RPA與PRFM的連接

21756DNB模塊診斷設備故障

如下圖所示，在1756DNB模塊上方看見一個數字顯示屏，這個

顯示屏對設備網故障的診斷和排除非常重要。顯示屏里只會浮現()-

99和OK(RUN)這幾種字符，下面說明在顯示屏里顯示的數字的含

義：

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P63：設備網上的站號，。普通就是DNB模塊自己，如果顯示屏上

是。和OK(RUN)交替閃爍的話，說明整個設備網一切正常。

其它的1-63表示這個設備網上的其它設備。

70-99：設備網上的故障代碼，普通在浮現故障代碼之后隨后會浮現

故障設備的站號，舉例來說，數字78表示“在DNB模塊掃描列表中

的設備無法找到

所以說，如果在AND模塊上浮現78,1這兩個數字交替閃爍的話，

表示AND無法找到1#節點的設備，這個時后就需要查看是否是因為

1#節點的設備沒有工作電源或者控制網通訊線接觸不好引起的這個

故障。

1756DNB模塊

下面表列出最常見的幾個設備網故障代碼。

設備網故障

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故障故障描述建議

碼

70DNB模塊正在自正常

72檢設備住手通復位設備

73訊更換設備

DNB要掃描的設備和實

rc

75際設備不匹配DNB需要重新配置

DNB中沒有掃描列表（剛出廠

7/77____

的DNB多是如此）重新修改PLC程序

設備返回的數據與DNB中預留

7X

的空間不匹配確保設備與DNB的連

DNB無法找到設備）接正常，同時檢查設

備的工作電是否正常

8()

將處理器切換到運行位

掛起（沒有激活）

81DNB置

91復位DNB或者更換DNB

DNB有嚴重故障確保設備網的物理連接

92DNB檢測到網絡上通是否正常

訊錯誤檢查通訊線上的紅黑兩

DNB檢測到設備網上沒線上是否有24V直流電

壓

3、1794ADN及17941M8、1794OW8模塊診斷設備故障。

如下圖，1794ADN是分布式遠程IO系列中設備網適配器模

塊。

為了減少布線時間和提高PLC機柜內的整潔，我們使用了分

布式遠程IO控制模塊（FLEX）,這些模塊和1794ADN通過設備網通

訊線和PLC柜相連，大大提高了電裝時的工作效率。

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1794ADN模塊

1-AB圖標2-指示燈3-網線接法4-設備模塊插頭5-站號

6-電源正極

7-電源負極8-1/0

作為設備網適配器，有了它這些遠程10控制模塊才干作為設備

網的一份子。它的任務只是管理采集與它直接相連的輸入模塊

1794IM8(8點輸入模塊)的信息和間接控制1794OW8(8點輸出模

塊)，真正的控制與監視權還是在ControILogix(PLC5)手中，或者

說ControILogix(PLC5)是通過DNB(SDN),DNB(SDN)再通過AND,

AND通過OW8和IM8來實現ControILogix(PLC5)對分布式遠程IO的

控制。

如圖在AND的2處有三個小燈，從左到右分別是:

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Mod/NETStatus:模塊/網絡指示，正常應該常綠。當它未并入

設備網時該燈綠色閃爍，模塊有故障時該燈為紅色。

IOStatus:IO模塊燈，正常應該常綠。當AND內所配置好的