新景公司3107 综采工作面自动化改造的应用

翟志强

（阳煤集团机电动力部）

0 引言

煤矿综合自动化系统是我国研制的矿井监测、报警、生产操作一体化的系统。系统由应用层、网络层、现场设备层三层结构构成。应用层采用统一的数据平台和登录界面，用户可以进行各子系统间互访。网络层主干网络采用千兆冗余工业以太环网保证网络通讯的高带宽和可靠性，能接入工业控制、视频、音频、通讯等各种系统，现场采用百兆工业以太环网和多种矿用本安型现场工业总线，确保用户可兼容接入各种监控系统和设备；现场设备层由各种总线通讯分站、无线通讯分站、监控装置、智能仪表和传感器组成。

1 综合自动化系统改造的必要性

3107 综采工作面10 月份上旬初采。该工作面设备来源为原3214 自动化工作面设备，存在问题有：一是多数摄像头、传感器、线缆等自动化配件重复使用，老化严重，损坏率大，维修费用高；二是控制器型号规格不一，造成和主机程序不配套，且属淘汰配件；三是自动化主机陈旧，经常出现黑屏和死机现象，系统软件急需升级改造，因此，建议对本套自动化装置进行升级改造。

2 工作面概况

2.1 工作面参数

工作面实体长度 172 米，工作面走向长度1529 米，平均采高2.2 米；

工作面进风顺槽：4.4 米*2.6 米；工作面回风顺槽: 4.4 米*2.6 米。

2.2 工作面配套设备

液压支架 ZY6400/17/31D 112 架(华越)

端头支架 ZC8000/17/31D 5 架(沈阳天安)

填充架 ZQL2×4000/17/31A、BD 2 套 (沈阳天安)

乳化液泵 BRW315/31.5 3 台/1 套(中煤)

喷雾泵站 BPW320/10 2 台/1 套(中煤)

采煤机 MG300/700-WD 1 台 (太矿)

工作面输送机 SGZ800/800 Q 1 套(阳煤广瑞达)

转载机 SZZ800/250 1 套(山西鑫拓)

破碎机 PLM2000 1 台(山西鑫拓)

皮带机 DSJ120/150/2×315 1200 米 (华越)

3 工作面综合自动化改造整体方案

配置组合式监控中心，主要用于煤矿井下自动化工作面或自动化皮带运输系统，作为系统数据集成、远程检测监控中心，可将支架电液控制系统、工作面视频系统、采煤机电控系统、三机通讯控制系统、泵站集中控制系统以及皮带控制系统，有机地结合在监控中心内，实现采煤机、支架、三机、泵站、皮带等设备的集中自动化控制，达到集中管理的目的。

3.1 工作面综合自动化软件系统

井下自动化主机、电液控主机及视频主机等软件平台基于WINDOWS 系统，使用C#以及proficy iFIX 开发组态界面。便于故障信息及数据查询分析、通讯状态检测，功能简单容易掌握。同时proficy iFIX 是全球知名组态软件，具有功能强大、运行稳定、处理效率高等优点。

3.2 无线工业以太网改造

工作面通信方式采用CAN 总线技术和无线通讯总线，通过CANBUS 和CANBidi 的邻架通信的组合方式实现控制器间的数据通信，采用嵌入式操作系统进行各项任务的管理与实时调度。控制器互联后实现了邻/隔架控制、远方控制、单架/成组自动控制、全线紧急停止、状态及故障信息显示等主要功能。当架间电缆受损导致CAN 总线中断时，可以自动切换到无线总线继续通讯，达到冗余效果，以保证系统网络正常。

3.3 语音通讯系统改造

voip 语音通信调度系统实现了地面与沿线语音电话实时对讲，代替程控电话联系，如图1 所示。

图1 VOIP 语音通讯系统

3.4 液压支架电液控系统改造

电液控系统的电源改造为单侧两路电源，可以将阀组和控制单元使用单独的电源模块分开供电，当外部传感器电源保护时，不影响核心控制部分，最大程度保证了系统的稳定。

电液控系统改造为遥控器操作与控制器操作相结合，遥控器操作完全集成了控制器的全部功能，可以远距离操作更加保证了井下员工的生命安全。跟机功能的开启和关闭都可以在工作面任意控制器上实现，在生产过程中使用较为灵活，方便人员操作。

3.5 三机通讯控制系统集成改造

集控中心能够与三机控制器、三机数据分站及主煤流数据分站进行通信，获取三机和皮带运行数据，并通过自动化主机实现对三机运行状态、顺槽皮带运行状态进行实时远程监测。

3.6 采煤机控制系统集成改造

采煤机上位机通过交换机接入到自动化平台，实现采煤机状态实时显示、远程控制、综采设备联动、记忆割煤、状态数据分析和评估，实现采煤机智能化控制。同时选用红外收发器和采煤机牵引编码器两种煤机位置采集方式，以编码器方式与红外方式相结合，实现煤机位置精准定位，满足工作面跟机作业要求。

3.7 泵站集中控制系统集控

泵站乳化液配比通过交换机接入到自动化平台，实现泵站实时状态显示、乳化液泵、清水泵的启停控制、远程控制、系统自动联动、历史数据分析和评估。

4 实践应用效果

此自动化工作面自动化改造降低了职工劳动强度、提高了资源利用率、保障了安全生产。对实现安全型矿井具有重要的现实意义。

（1）实现邻多架控制，可根据采煤机的割煤方向选择最佳位置操作，从而避免煤尘、顶板等危害，保证了人员的安全。

（2）实现在采煤机后及时准确自动移架、成组自动推溜，避免了刮板输送机弯曲产生太大的应力，导致设备损坏现象。

（3）在支架推移过程中各工序衔接紧凑，消除了人工控制过程中的辅助时间，不仅提高了支架的推移速度，实现成组程序自动控制，减少循环时间。

5 结论

新景公司在改造应用了此套自动化系统后，提高了安全生产效力，保证了3107自动化工作面的安全高效开采，促进了智能化矿井的建设。。同时大幅节约了岗位人员，每日累计减少出勤人数15 人，可节约工资投入13.5 万元/月。