張海坡

摘 要：本文簡述了高產(chǎn)高效自動化綜采工作面的信息化系統(tǒng)，介紹了其構(gòu)成和功能，以及井下主控計算機(jī)的配置要求。

關(guān)健詞：信息化；實時監(jiān)測；調(diào)度指揮

中圖分類號：C931 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

前言

為了適應(yīng)當(dāng)前信息化、自動化、智能化礦山的發(fā)展需要，提高煤礦職工安全指數(shù)，降低職工勞動強(qiáng)度，使煤礦綜采工作面滿足高產(chǎn)高效現(xiàn)代化礦井自動化和信息化的需要，開灤集團(tuán)錢家營礦業(yè)分公司在2074E工作面引進(jìn)了ZY9200/27/58D高端電液控支架119架、ZY9200/25/52D電液控過渡支架6架、MG750/1900-GWD采煤機(jī)1臺、DSJ120/140/3*200皮帶機(jī)1部、SGZ960/1400刮板運(yùn)輸機(jī)1部、SZZ800/2*200轉(zhuǎn)載機(jī)1部、PCM160破碎機(jī)1部、BRW400/31.5K智能乳化液泵3臺、自動配液系統(tǒng)1套、軟化水處理系統(tǒng)1套、皮帶機(jī)和刮板機(jī)自動控制系統(tǒng)3套、電液控制系統(tǒng)1套、視頻系統(tǒng)1套、數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)1套。經(jīng)過近一個月的調(diào)試、改進(jìn)、應(yīng)用，達(dá)到了日產(chǎn)8000噸以上的預(yù)期目標(biāo)，實現(xiàn)了設(shè)備的自動化控制和地面調(diào)度室實時監(jiān)測，并實現(xiàn)了對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲。通過登錄礦井內(nèi)網(wǎng)可實時查看工作面現(xiàn)場生產(chǎn)信息，實現(xiàn)了信息共享，方便了調(diào)度指揮中心和各級領(lǐng)導(dǎo)的調(diào)度指揮功能，能夠及時發(fā)現(xiàn)故障隱患，做出應(yīng)急反應(yīng)，提高了開機(jī)率。

1 高產(chǎn)高效自動化綜采工作面的信息化系統(tǒng)簡介

綜采工作面信息化系統(tǒng)是將綜采工作面的采煤機(jī)、電液控支架、刮板運(yùn)輸機(jī)、泵站、順槽膠帶機(jī)的控制系統(tǒng)及供電系統(tǒng)通過通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)在順槽主控計算機(jī)和地面調(diào)度室中心計算機(jī)對綜采工作面設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)視、監(jiān)控以及各種數(shù)據(jù)的實時顯示，為各級管理人員提供實時的井下工作面生產(chǎn)及安全信息，方便調(diào)度應(yīng)急指揮，增強(qiáng)時效性，減少響應(yīng)時間。

通過本系統(tǒng)的實施，實現(xiàn)了對工作面設(shè)備運(yùn)行工況信息的連續(xù)在線實時監(jiān)視、監(jiān)測、記錄，如圖1所示。

2 高產(chǎn)高效自動化綜采工作面的信息化系統(tǒng)構(gòu)成

2.1順槽層：由一臺支架電控主機(jī)、一臺工作面集成系統(tǒng)主機(jī)、一臺網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、一個穩(wěn)壓電源箱、電池箱組成。

2.2傳輸層：由礦用光纜、交換機(jī)組成。

2.3地面調(diào)度層：由調(diào)度指揮中心的服務(wù)器、幻燈機(jī)、打印機(jī)等組成。

3 高產(chǎn)高效自動化綜采工作面的信息化系統(tǒng)實現(xiàn)的功能

3.1順槽層完成的主要功能

（1）工作面支架電液控主機(jī)負(fù)責(zé)采集、顯示、存儲工作面液壓支架的工況信息，監(jiān)測采煤機(jī)位置，可修改支架控制器程序和參數(shù)，并能上傳、下載數(shù)據(jù)，并進(jìn)行通訊故障診斷；

（2）工作面集成系統(tǒng)主機(jī)負(fù)責(zé)采集、顯示、存儲和監(jiān)測工作面其它設(shè)備（采煤機(jī)、刮板運(yùn)輸機(jī)、負(fù)荷中心、泵站）的現(xiàn)場工況數(shù)據(jù)；

（3）實現(xiàn)井下主控計算機(jī)與礦井自動化環(huán)網(wǎng)通信，將工作面現(xiàn)場的數(shù)據(jù)上傳到地面調(diào)度室。

3.2傳輸層完成的主要功能

（1）通過工作面交換機(jī)將信息流并入礦井自動化環(huán)網(wǎng)；

（2）通過地面服務(wù)器進(jìn)行解碼，在地面中心計算機(jī)上顯示；必要時并可進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，達(dá)到對設(shè)備遠(yuǎn)程操控。

3.3地面調(diào)度層完成的主要功能

（1）將液壓支架數(shù)據(jù)傳輸給礦井的礦壓監(jiān)測軟件平臺進(jìn)行分析，得出整個工作面隨工作面推進(jìn)度變化的礦壓分布情況等多種信息，并進(jìn)行預(yù)測預(yù)報；

（2）通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，實現(xiàn)各級領(lǐng)導(dǎo)登錄礦井自動化平臺，查詢工作面的實時在線數(shù)據(jù)和歷史記錄等，便于對工作面的安全管理。

4 井下主控計算機(jī)的配置要求

防爆類型：礦用隔爆兼本質(zhì)安全型；

處理器：AtomN270；

主頻：1.6GHz；

Windows操作系統(tǒng)；

內(nèi)存：1GB；

硬盤：128G；

顯示器尺寸：17”；

接口：CAN、RS232、電流環(huán)、RS485 /422、光纖、Ethernet 10/100 Base T、USB2.0；

數(shù)量：2 臺/工作面。

5 各級通訊設(shè)備的連接方式

5.1工作面支架電控主機(jī)與工作面電液控制系統(tǒng)通過屏蔽的兩芯通訊線采用CAN通訊方式相連接。

5.2 工作面集成系統(tǒng)主機(jī)與采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)控制開關(guān)通過屏蔽的兩芯通訊線采用RS485通訊方式與交換機(jī)的485接口相連接，集成系統(tǒng)主機(jī)通過安裝交換機(jī)的通訊配置軟件進(jìn)行485虛擬串口配置，通過設(shè)置的虛擬IP地址與采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)控制開關(guān)進(jìn)行通訊，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。

5.3工作面集成系統(tǒng)主機(jī)與KTC130集控系統(tǒng)通過交換機(jī)的網(wǎng)線接口相連接，KTC130集控系統(tǒng)DP通訊線與泵站控制開關(guān)、皮帶機(jī)控制開關(guān)、轉(zhuǎn)載機(jī)控制開關(guān)進(jìn)行通訊控制，主機(jī)通過訪問KTC130集控系統(tǒng)的IP地址從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。

5.4 注意485+、485-、CAN+、CAN-接線不能接反，否則無法通訊，屏蔽線必須接地，以屏蔽外界干擾，如圖2所示。

6高產(chǎn)高效工作面的組態(tài)軟件圖形建立與IO連接

6.1組態(tài)界面的建立

（1）主控界面：主控界面以及各設(shè)備監(jiān)控界面均由頁眉控制菜單部分、設(shè)備監(jiān)控部分、任務(wù)欄部分三個部分組成，其中頁眉控制菜單部分和任務(wù)欄部分在各監(jiān)控界面中保持不變。顯示2074工作面主要設(shè)備的工況信息，包括采煤機(jī)位置，采煤機(jī)、刮板機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、皮帶機(jī)開關(guān)的電流、電壓值，泵站運(yùn)行顯示，故障信息等，如圖3所示。

（2）泵站界面：顯示泵組的工/變頻狀態(tài)，工/變頻累計時間，泵站的出口壓力，乳化液濃度，泵站的油溫、油壓、蓄能器壓力、油位，乳化液箱的液位，乳化油箱的油位等，如圖4所示。endprint

（3）3300V配電界面：顯示采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)的3300V組合開關(guān)的工作狀態(tài)、電流、電壓值、連接設(shè)備、開關(guān)故障信息，如圖5所示。

（4）電液控支架界面：顯示電液控支架的實時運(yùn)行狀態(tài)、每組支架的立柱壓力、推移行程、煤機(jī)位置、工作面的產(chǎn)量、推進(jìn)度等，如圖6所示。

6.2組態(tài)軟件的IO點連接

通過組態(tài)軟件的IO點連接實現(xiàn)組態(tài)畫面的實時動態(tài)顯示。

（1）建立所控設(shè)備的相關(guān)變量。

（2）在組態(tài)軟件的設(shè)備項添加com口。

（3）在畫面建立動畫連接。

（4）設(shè)置報警配置、歷史數(shù)據(jù)記錄、網(wǎng)絡(luò)配置、web發(fā)布等相關(guān)功能。

6.3 OPC發(fā)布

組態(tài)王具有網(wǎng)絡(luò)OPC功能，組態(tài)王與組態(tài)王之間可以通過網(wǎng)絡(luò)以O(shè)PC方式進(jìn)行通訊，同樣其他OPCclient/OPCserver也可以通過網(wǎng)絡(luò)與組態(tài)王之間以O(shè)PC方式進(jìn)行通訊。

組態(tài)王的安裝程序里提供了一個網(wǎng)絡(luò)OPC配置工具（路徑：Value Pack->工具->網(wǎng)絡(luò)opc配置工具），在使用網(wǎng)絡(luò)OPC模式前，需要配置充當(dāng)OPC服務(wù)器的機(jī)器，即是指對dcomcnfg程序進(jìn)行配置，以前我們需要手動進(jìn)入dcomcnfg程序進(jìn)行配置，現(xiàn)在我們只需使用DCOM配置工具對系統(tǒng)進(jìn)行自動配置，實現(xiàn)手動配置的效果。但目前測試的結(jié)果是有的機(jī)器用這個配置工具配置完成后可以實現(xiàn)OPC通訊，有的機(jī)器配置后還是不能實現(xiàn)OPC通訊，如果出現(xiàn)不能通訊的情況，請手動配置DCOM。

7視頻監(jiān)視系統(tǒng)

該工作面設(shè)8個視頻采集點，采用的是模擬攝像儀，分別為面溜下機(jī)頭、轉(zhuǎn)載機(jī)頭、下運(yùn)皮帶儲帶倉、下運(yùn)皮帶機(jī)頭、運(yùn)斜皮帶儲帶倉、運(yùn)斜皮帶機(jī)頭、三中小井下口、集控室，上述視頻監(jiān)視畫面同步上傳至地面調(diào)度室，實現(xiàn)了集控室及遠(yuǎn)程實時順煤流監(jiān)視功能，并通過網(wǎng)絡(luò)硬盤對視頻信息進(jìn)行實時存儲，方便了事故的分析與解決，如圖7所示。

結(jié)語

目前錢家營礦的高產(chǎn)高效工作面信息化建設(shè)達(dá)到了設(shè)計要求，現(xiàn)場數(shù)據(jù)穩(wěn)定、時效性強(qiáng)、方便查詢，滿足了調(diào)度指揮功能，是現(xiàn)代化礦井信息化發(fā)展的趨勢。在礦山開采、礦壓監(jiān)測、供電系統(tǒng)監(jiān)測、設(shè)備良性循環(huán)等方面提供了大量的數(shù)據(jù)信息、積累了很多經(jīng)驗，現(xiàn)場職工的操作更透明，大大縮短了事故時間，提高了設(shè)備的開機(jī)率和工作效率，對員工的安全指數(shù)和幸福指數(shù)都有很大改善，真正滿足了綜采工作面高產(chǎn)高效的要求，實現(xiàn)了預(yù)期的目標(biāo)，為其它工作面和其它礦井積累了經(jīng)驗。

參考文獻(xiàn)

[1] 陽憲惠.現(xiàn)場總線技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，1999.

[2] 瞿坦.數(shù)據(jù)通訊及網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)[M].武漢：華中理工大學(xué)出版社，1996.

[3] 唐濟(jì)揚(yáng).基于現(xiàn)場總線技術(shù)的先進(jìn)控制系統(tǒng)[J].制造業(yè)自動化，2000（07）：31-35.

[4] 孫方，楊躍軍，馬琳，嚴(yán)明林.綜采工作面信息化系統(tǒng)的應(yīng)用[J].中國設(shè)備工程，2012 （02）.endprint

（3）3300V配電界面：顯示采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)的3300V組合開關(guān)的工作狀態(tài)、電流、電壓值、連接設(shè)備、開關(guān)故障信息，如圖5所示。

（4）電液控支架界面：顯示電液控支架的實時運(yùn)行狀態(tài)、每組支架的立柱壓力、推移行程、煤機(jī)位置、工作面的產(chǎn)量、推進(jìn)度等，如圖6所示。

6.2組態(tài)軟件的IO點連接

通過組態(tài)軟件的IO點連接實現(xiàn)組態(tài)畫面的實時動態(tài)顯示。

（1）建立所控設(shè)備的相關(guān)變量。

（2）在組態(tài)軟件的設(shè)備項添加com口。

（3）在畫面建立動畫連接。

（4）設(shè)置報警配置、歷史數(shù)據(jù)記錄、網(wǎng)絡(luò)配置、web發(fā)布等相關(guān)功能。

6.3 OPC發(fā)布

組態(tài)王具有網(wǎng)絡(luò)OPC功能，組態(tài)王與組態(tài)王之間可以通過網(wǎng)絡(luò)以O(shè)PC方式進(jìn)行通訊，同樣其他OPCclient/OPCserver也可以通過網(wǎng)絡(luò)與組態(tài)王之間以O(shè)PC方式進(jìn)行通訊。

組態(tài)王的安裝程序里提供了一個網(wǎng)絡(luò)OPC配置工具（路徑：Value Pack->工具->網(wǎng)絡(luò)opc配置工具），在使用網(wǎng)絡(luò)OPC模式前，需要配置充當(dāng)OPC服務(wù)器的機(jī)器，即是指對dcomcnfg程序進(jìn)行配置，以前我們需要手動進(jìn)入dcomcnfg程序進(jìn)行配置，現(xiàn)在我們只需使用DCOM配置工具對系統(tǒng)進(jìn)行自動配置，實現(xiàn)手動配置的效果。但目前測試的結(jié)果是有的機(jī)器用這個配置工具配置完成后可以實現(xiàn)OPC通訊，有的機(jī)器配置后還是不能實現(xiàn)OPC通訊，如果出現(xiàn)不能通訊的情況，請手動配置DCOM。

7視頻監(jiān)視系統(tǒng)

該工作面設(shè)8個視頻采集點，采用的是模擬攝像儀，分別為面溜下機(jī)頭、轉(zhuǎn)載機(jī)頭、下運(yùn)皮帶儲帶倉、下運(yùn)皮帶機(jī)頭、運(yùn)斜皮帶儲帶倉、運(yùn)斜皮帶機(jī)頭、三中小井下口、集控室，上述視頻監(jiān)視畫面同步上傳至地面調(diào)度室，實現(xiàn)了集控室及遠(yuǎn)程實時順煤流監(jiān)視功能，并通過網(wǎng)絡(luò)硬盤對視頻信息進(jìn)行實時存儲，方便了事故的分析與解決，如圖7所示。

結(jié)語

目前錢家營礦的高產(chǎn)高效工作面信息化建設(shè)達(dá)到了設(shè)計要求，現(xiàn)場數(shù)據(jù)穩(wěn)定、時效性強(qiáng)、方便查詢，滿足了調(diào)度指揮功能，是現(xiàn)代化礦井信息化發(fā)展的趨勢。在礦山開采、礦壓監(jiān)測、供電系統(tǒng)監(jiān)測、設(shè)備良性循環(huán)等方面提供了大量的數(shù)據(jù)信息、積累了很多經(jīng)驗，現(xiàn)場職工的操作更透明，大大縮短了事故時間，提高了設(shè)備的開機(jī)率和工作效率，對員工的安全指數(shù)和幸福指數(shù)都有很大改善，真正滿足了綜采工作面高產(chǎn)高效的要求，實現(xiàn)了預(yù)期的目標(biāo)，為其它工作面和其它礦井積累了經(jīng)驗。

參考文獻(xiàn)

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[3] 唐濟(jì)揚(yáng).基于現(xiàn)場總線技術(shù)的先進(jìn)控制系統(tǒng)[J].制造業(yè)自動化，2000（07）：31-35.

[4] 孫方，楊躍軍，馬琳，嚴(yán)明林.綜采工作面信息化系統(tǒng)的應(yīng)用[J].中國設(shè)備工程，2012 （02）.endprint

（3）3300V配電界面：顯示采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)的3300V組合開關(guān)的工作狀態(tài)、電流、電壓值、連接設(shè)備、開關(guān)故障信息，如圖5所示。

（4）電液控支架界面：顯示電液控支架的實時運(yùn)行狀態(tài)、每組支架的立柱壓力、推移行程、煤機(jī)位置、工作面的產(chǎn)量、推進(jìn)度等，如圖6所示。

6.2組態(tài)軟件的IO點連接

通過組態(tài)軟件的IO點連接實現(xiàn)組態(tài)畫面的實時動態(tài)顯示。

（1）建立所控設(shè)備的相關(guān)變量。

（2）在組態(tài)軟件的設(shè)備項添加com口。

（3）在畫面建立動畫連接。

（4）設(shè)置報警配置、歷史數(shù)據(jù)記錄、網(wǎng)絡(luò)配置、web發(fā)布等相關(guān)功能。

6.3 OPC發(fā)布

組態(tài)王具有網(wǎng)絡(luò)OPC功能，組態(tài)王與組態(tài)王之間可以通過網(wǎng)絡(luò)以O(shè)PC方式進(jìn)行通訊，同樣其他OPCclient/OPCserver也可以通過網(wǎng)絡(luò)與組態(tài)王之間以O(shè)PC方式進(jìn)行通訊。

組態(tài)王的安裝程序里提供了一個網(wǎng)絡(luò)OPC配置工具（路徑：Value Pack->工具->網(wǎng)絡(luò)opc配置工具），在使用網(wǎng)絡(luò)OPC模式前，需要配置充當(dāng)OPC服務(wù)器的機(jī)器，即是指對dcomcnfg程序進(jìn)行配置，以前我們需要手動進(jìn)入dcomcnfg程序進(jìn)行配置，現(xiàn)在我們只需使用DCOM配置工具對系統(tǒng)進(jìn)行自動配置，實現(xiàn)手動配置的效果。但目前測試的結(jié)果是有的機(jī)器用這個配置工具配置完成后可以實現(xiàn)OPC通訊，有的機(jī)器配置后還是不能實現(xiàn)OPC通訊，如果出現(xiàn)不能通訊的情況，請手動配置DCOM。

7視頻監(jiān)視系統(tǒng)

該工作面設(shè)8個視頻采集點，采用的是模擬攝像儀，分別為面溜下機(jī)頭、轉(zhuǎn)載機(jī)頭、下運(yùn)皮帶儲帶倉、下運(yùn)皮帶機(jī)頭、運(yùn)斜皮帶儲帶倉、運(yùn)斜皮帶機(jī)頭、三中小井下口、集控室，上述視頻監(jiān)視畫面同步上傳至地面調(diào)度室，實現(xiàn)了集控室及遠(yuǎn)程實時順煤流監(jiān)視功能，并通過網(wǎng)絡(luò)硬盤對視頻信息進(jìn)行實時存儲，方便了事故的分析與解決，如圖7所示。

結(jié)語

目前錢家營礦的高產(chǎn)高效工作面信息化建設(shè)達(dá)到了設(shè)計要求，現(xiàn)場數(shù)據(jù)穩(wěn)定、時效性強(qiáng)、方便查詢，滿足了調(diào)度指揮功能，是現(xiàn)代化礦井信息化發(fā)展的趨勢。在礦山開采、礦壓監(jiān)測、供電系統(tǒng)監(jiān)測、設(shè)備良性循環(huán)等方面提供了大量的數(shù)據(jù)信息、積累了很多經(jīng)驗，現(xiàn)場職工的操作更透明，大大縮短了事故時間，提高了設(shè)備的開機(jī)率和工作效率，對員工的安全指數(shù)和幸福指數(shù)都有很大改善，真正滿足了綜采工作面高產(chǎn)高效的要求，實現(xiàn)了預(yù)期的目標(biāo)，為其它工作面和其它礦井積累了經(jīng)驗。

參考文獻(xiàn)

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[4] 孫方，楊躍軍，馬琳，嚴(yán)明林.綜采工作面信息化系統(tǒng)的應(yīng)用[J].中國設(shè)備工程，2012 （02）.endprint