基于工业以太网的矿井电力监控系统应用

　　摘 要：本文介绍了基于工业以太网的矿井电力监控系统的应用。通过该技术，能够使井下及地面各电力监控系统实现远程监控，达到无人值守。实践证明，该系统不仅可以降低生产成本，而且还提高了工作效率，具有推广应用的价值。
　　关键词：工业以太网；电力监控；综合自动化
　　1前言
　　义煤公司千秋煤矿建于1955年，设计生产能力为60万吨/年， 在1980年核定能力为120万吨/年。至今已开采50余年，众所周知，进入21世纪以来，全球制造业正在进行一场前所未有的数字化、网络化、信息化的改革浪潮。我国能源主体的煤炭行业作为典型的连续流程制造业，在经济形势取得好转以后，也开始了新一代信息化矿井的建设步伐。面对新形势、新机遇和新挑战，国家各级主管部门的领导对安全生产工作提出了很高的要求和期望。
　　＂十一五＂期間，煤炭工业电子信息化建设在＂十五＂发展的基础上，围绕煤炭工业改革发展的战略任务，以信息和知识资源的开发利用为核心，结合煤炭工业实际需要，重点进行煤矿生产安全监测监控、自动控制与企业管理系统等方面的信息化建设工作，已纳入安全生产企业的经营管理日程。系统具有多种灵活的配置方式，能够适应各种规模的矿井，系统每一部分均可独立运行，可根据实际需要构成合理、经济的监控系统，并可兼容现有的大多数监控系统。
　　2系统组成
　　第一，在矿井生产与安全单元自动化方面，主要采用调度室集中监测调度，有限提供局域网监测功能，部分矿井建设了独立的单元远程自动控制系统如运输调度远程控制系统等，关键的采掘、提升、通风、中央变电站和中央泵房等单元没有建立远程自动控制子系统。随着煤矿生产的发展，这些缺陷已经成为建立高产高效安全型矿井的主要因素，这些缺陷主要表现在以下两个方面：
　　第二，各个主要部门和矿领导只能通过企业网络获取生产与安全的原始基本信息，监控系统不能提供二次传感信息和多传感器融合信息，在各个子系统之间形成了事实上的信息孤岛。不同的单元自动化系统采用不同的软件平台和通讯协议，不能够有效共享监测传感信息，信息使用效率低下。
　　第三，多数矿井采用的监控系统之能提供单一的信息监测功能和简单的控制功能，不能实现远程综合控制，井下监控岗位的责任要求和素质要求较高，容易产生事故隐患。
　　软件技术与控制技术相对滞后：
　　第一，在传统的煤矿集散型监控系统中，采用基于Windows的上位监控软件，由于受到主站/分站传输协议和简单系统组态功能的限制，系统之能提供简单的生产与安全工况数据，工业电视信息也是单独提供，不能通过矿井综合数字化网络进行播放。
　　第二，在采用现场总线综合数字化网络的矿井监控系统中，提供了较为高级的统一组态功能。由于现场总线标准繁多，接口复杂，井上监控系统在实现多子系统联合监控方面和实时性可靠性要求较高的远程自动控制单元方面遇到了较大的困难。
　　第三，在信息技术和软件开发技术飞速发展的今天，多数上位系统仍然采用传统的Windows下的二维界面，不能全方位立体展现复杂的矿井生产与安全系统的过程与状态。只有通过二维与三维可视化相结合，一次传感与二次传感相结合，单机系统与网络系统相结合，漫游路径访问与规定路径访问相结合的形式，才能满足多方面、多层次的全方位展现矿井生产与安全监控的需求。
　　在远程自动控制方面，由于受到传统软件技术和控制技术的限制，没有设计完备可靠的通讯语义协议，在通讯故障恢复的情况下本地控制器和远程控制器之间不能自动同步，远程系统不能够独立的有效控制远程单元，使得远程无人值守控制不能可靠的实现。
　　千秋矿的工业以太环网采用以下构架，如图1所示（图1见下页）。
　　3主要功能
　　3.1在网络平台建设中重点考虑井上/井下电力监控子系统的集成问题，特别是采用异构PLC系统和OPC Server进行集成的接口设计问题。
　　3.2在单元自动化建设方面，需要提供统一的控制模式，提出在现有系统的基础上进行改造的经济型方案。
　　3.2.1手动控制改PLC自动控制。
　　3.2.2提供统一的控制模式（具体见第二章）。
　　3.2.3实现连锁控制与同步互锁。
　　3.2.4实现大型电气设备的软启动和变频启动以及变频调速解决远程指挥与无人值守情况下的单元可靠性问题。
　　3.2.5提高控制设备/工业以太网络的可靠性，提供冗余设计方案。
　　3.2.6如何通过软件系统来实现＂预测、预报、预警、预案＂。
　　3.2.7如何通过软件技术来实现＂自诊断、自治控制＂，并能自适应设备/环境的工况变化。
　　3.3解决安全问题。
　　3.3.1指挥与控制中心的电脑、服务器在遭受病毒攻击或感染病毒情况下的系统安全问题。
　　3.3.2在网络出现故障或遭受堵塞攻击时的系统安全问题。
　　4结论
　　根据千秋煤矿在工业以太网基础上建成的矿井电力监控系统，使矿井上下的变电所供电系统实现了远程监控，达到无人值守。实践证明，该应用不仅有效地降低了生产成本，而且还提高了作业效率，值得推广应用。
　　参考文献：
　　[1]牛少刚.基于工业以太环网的煤矿综合自动化系统应用[J].煤炭技术，2013.08.
　　[2]张新同.工业以太网在矿井电力监控系统中的应用研究 [J].煤矿安全，2014.01.
　　[3]李国防.基于CAN总线的煤矿远程电力监控系统的应用分析[J]工矿自动化，20011.6.
　　作者简介：
　　孙富宝（1974～）男，辽宁营口人，河南大有能源股份有限公司千秋煤矿机电矿长，主要从事煤矿机电运输管理工作。