矿井地面供电综合自动化系统设计

石双宝

（山西兰花科技创业股份有限公司伯方煤矿，山西 晋城 048000）

1 前言

潞安集团一缘煤业由于原地面供电系统落后，不能满足现有矿井地面安全生产的要求，且变压器与供电线路等服务时间较长而出现老化现象，导致供电系统整体可靠性降低，亟需升级改造。在地面供电系统中，供电线路的控制系统尤为重要。控制系统是整个地面供电网路的管理中心，为系统检修、排查故障提供依据。综合自动化控制系统是现代化管理矿井的发展趋势。基于一缘煤业实际情况，将对升级的地面供电控制系统进行探讨。

2 煤矿地面供电综合自动化系统简介

地面供电网路的控制系统是基于计算机技术与网路信号传输技术的有机结合而形成的对地面供电系统进行管理、检修的控制平台。工作任务主要有：实时对地面网路的开关、变压器、线路的工作状态进行监测，为管理人员提供管理依据；控制地面开关等电路元件，为线路检修、分时供电等控制动作提供集中化操作平台；根据供电网路所反映的电气信息，为故障排查提供依据。总之，这个系统具有开源化、集中控制化等特征，实现对网路的便捷控制。

3 一缘煤业地面供电综合自动化系统的设计

井上供电系统一般涉及的配电及分路众多，电缆布置繁琐，且供电要求各异。这样庞大的系统时刻产生大量的电路反馈信息，因此，在控制系统中还需构建相关的数据库，对各类信息进行分类整理，便于系统的智能判别。以前的电气开关大多基于继电器控制，这类开关繁重且可靠性相对较差，如需对某一条线路的开关进行控制，则操作任务繁琐。故应将以前的基于继电器技术的开关设备换为基于PLC的控制开关，PLC技术的优点为通过计算机语言编程基于弱电系统控制强电系统，增强系统可靠性的同时，实现便捷开关控制。

一缘煤业的控制系统设计思路如下页图1所示，根据供电要求及特点，对供电控制系统进行规划，并基于数据库、智能－人工信息判别、网络技术、计算机PLC控制技术等软件技术构件控制系统，再配备相应的硬件设备，例如服务器、通信网路、监视设备等。

3.1 控制系统的软件系统结构

综合自动化控制系统的软件系统主要包括：MRTDBS实时数据库、I／O驱动接口以及VB编程语言控制软件三部分构成。其中，实时数据库是用来对电路中各种的输入信息及反馈信息分类整理、判别的基础，是控制系统的核心部分，主要由五个子库构成。

1）组态数据库（DSDBS）。DSDBS主要记录整理特殊命令数据、反馈信息、数据属性以及与时间相关的动态数据。在构建DSDBS时，获取的数据可由同一ADO处理连系，后生成的组态信息数据由关系数据库存储。

2）事件库（DEDBS）。供电网路中的突发事件都由DEDBS进行处理并存储。DEDBS的核心特征为及时反馈特性，对此数据的分析、调用，以及后期的控制均要快捷，在发生电路故障或报警等突发状况时，可及时处理。

3）优先级数据库（PDBS）。PDBS可调出RTDBS中数据，并分析归类，划分数据的优先级别，因此与时间相关度越精确越好。在设计PDBS时，首先应保证与整个系统计算机时间同步，才能保证其调用数据的有效性，以便于智能判别或管理者分析。

4）历史数据库（HDBS）。HDBS的主要目的是存储过去一定时间段内的数据，以便于在需要这些数据时候及时调用，供管理人员分析。HDBS大大降低了数据接口及缓存负担。HDBS的设计要点是：采用历史数据缓冲技术，缓冲区大小根据计算机内存以及硬盘存储空间调整；此外，还可利用数据压缩技术以防数据存储崩溃。

图1 一缘煤业地面供电综合自动化系统设计思路

5）内存实时数据库（MRTDBS）。MRTDBS是整个控制系统数据库中主要负责数据交换的数据库，在构建MRTDBS时应重点对访问接口、索引算法进行优化设计。

此外，控制系统的I／O驱动接口以及VB编程语言控制软件是供电网路硬件设备控制中心，通过数据传输并实时分析，实现数据存储、指令发送等功能。

3.2 控制系统的硬件设备

综合接入网关和环网交换机设备是控制系统的主要硬件设备，下面对一缘煤业所用进行简介。

1）综合接入网关（MSAG）。MSAG的主要任务是对地面供电网路中的电路或开关等电气装置的监测数据进行汇总，并基于光纤传送至管理平台。MSAG基于ARM9内核控制器与Vx－WORKS操作系统，采用TCPIP协议构见通信协议，实现跨平台、跨总线的数据传递。

2）环网交换机。将以太网标准的环网交换机应用至地面供电控制系统，环网交换机是非常重要的硬件，具有输电局域广、安装与维护便捷、可自动感应报警、操作简易等优点。与井上供电系统与控制系统相连接，实现监测与自动控制动作。

4 结语

通过对一缘煤业落后的地面供电控制系统进行改造，保证了矿井的安全生产。基于数据库、智能－人工信息判别、网络技术、计算机PLC控制技术等软件技术构件控制系统，构建综合自动化控制系统，主要软硬件包括：MRTDBS实时数据库、I／O驱动接口以及VB编程语言控制软件等。地面供电的综合控制系统是未来煤矿供电控制的发展趋势，是现代化矿井的必然要求。