劉柯男

（山西晉城無煙煤礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司寺河煤礦二號井，山西 晉城 048000）

1 緒論

傳統(tǒng)的主通風(fēng)機(jī)控制過分依賴于人員，主通風(fēng)機(jī)往往以全功率狀態(tài)運(yùn)行，耗費(fèi)大量的電能，系統(tǒng)運(yùn)行可靠性低。近年來，隨著變頻調(diào)速技術(shù)、智能控制技術(shù)的迅猛發(fā)展，研制一種節(jié)能環(huán)保、可靠性高、可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的主通風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)成為可能，符合礦井現(xiàn)代化生產(chǎn)的需求[1-5]。

2 主通風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)

2.1 通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀

寺河二號井現(xiàn)有主風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)缺乏風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控設(shè)備，井下風(fēng)量、風(fēng)壓、電機(jī)運(yùn)行情況沒有相應(yīng)的監(jiān)測裝置，風(fēng)機(jī)的啟停和風(fēng)速的調(diào)節(jié)不能根據(jù)現(xiàn)場具體的生產(chǎn)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)管控困難，存在較大的安全隱患，同時(shí)耗費(fèi)寶貴的人力資源和電能。為了完善主風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，需要對寺河二號井現(xiàn)有控制系統(tǒng)進(jìn)行升級改造，解決主風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程控制難題。

2.2 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)改造

為了降低改造費(fèi)用，提高施工效率，在現(xiàn)有操作系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行主通風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)工藝改造。一號風(fēng)機(jī)主通風(fēng)機(jī)房對現(xiàn)有的PLC 控制系統(tǒng)進(jìn)行更換處理，配制一套400 冗余控制系統(tǒng)，確保系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠?？刂葡到y(tǒng)主要對2 臺風(fēng)機(jī)蝶閥、2 臺冷卻風(fēng)機(jī)、2 臺風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程一鍵啟停、一鍵切換和故障自動切換功能，保證井下正常風(fēng)量需求。二號風(fēng)機(jī)主通風(fēng)機(jī)房控制系統(tǒng)為近年來購置，系統(tǒng)相對先進(jìn)，僅對模塊、線路進(jìn)行檢查，增加部分模塊，對程序、接口做優(yōu)化處理，完善遠(yuǎn)程控制功能。另外，在此基礎(chǔ)上增加應(yīng)急控制系統(tǒng)，控制對應(yīng)風(fēng)機(jī)啟停。主通風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)改造完成后，實(shí)現(xiàn)手動控制、自動控制、就地控制多種控制方式，實(shí)現(xiàn)高低壓配電柜的數(shù)據(jù)監(jiān)測與控制，實(shí)現(xiàn)風(fēng)門及其輔助設(shè)備的自動聯(lián)鎖控制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)更新與存儲、故障預(yù)警、遠(yuǎn)程監(jiān)測等功能。

2.3 主通風(fēng)機(jī)集控系統(tǒng)

主通風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)升級改造完成后將有效增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性，提高礦井安全生產(chǎn)管理水平，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場、遠(yuǎn)程、自動等多種控制方式，降低設(shè)備損壞率、減少維修量、節(jié)能降耗，杜絕突發(fā)事故的發(fā)生，最終實(shí)現(xiàn)礦井主通風(fēng)機(jī)無人值守的自動化監(jiān)測控制。主通風(fēng)機(jī)集控系統(tǒng)采用PLC 來實(shí)現(xiàn)，選用西門子S7-300 系列可編程邏輯控制器作為下位機(jī)，選用基于Wincc 組態(tài)軟件作為開發(fā)工具的PC 機(jī)作為上位機(jī)，選用工業(yè)以太網(wǎng)作上層，用以實(shí)現(xiàn)上位機(jī)之間的通訊連接。主通風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1。

圖1 主通風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

主通風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)是分層次建設(shè)完成的，該集控系統(tǒng)從上到下分別由廠級管理層、過程監(jiān)控層、現(xiàn)場設(shè)備層組成，集控系統(tǒng)分層如圖2。集控系統(tǒng)具有對高低壓配電系統(tǒng)、主要通風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)及其附屬設(shè)備等工作狀態(tài)和相關(guān)參數(shù)的監(jiān)測、控制、故障報(bào)警等功能，實(shí)現(xiàn)對整個(gè)通風(fēng)及壓風(fēng)系統(tǒng)各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及重要參數(shù)的監(jiān)控，同時(shí)將數(shù)據(jù)上傳到調(diào)度中心。第一層為廠級管理層，主要由終端PC 機(jī)構(gòu)成，其主要功能是接收下層傳送的現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲分析，協(xié)調(diào)各生產(chǎn)部門之間的關(guān)系；第二層為過程監(jiān)控層，其主要功能是建立各設(shè)備之間的聯(lián)系，現(xiàn)場模擬信號和設(shè)備開關(guān)信號均由PLC 來進(jìn)行監(jiān)測和控制；第三層為現(xiàn)場設(shè)備層，擔(dān)負(fù)著現(xiàn)場監(jiān)測的任務(wù)，由各種傳感器和執(zhí)行器構(gòu)成。

圖2 主通風(fēng)機(jī)集控系統(tǒng)分層圖

3 安全經(jīng)濟(jì)效益

（1）主風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)改造完成后，現(xiàn)場操作人員在監(jiān)控室即可完成主風(fēng)機(jī)電機(jī)運(yùn)行頻率、電壓、電流、井下風(fēng)量風(fēng)壓等關(guān)鍵參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)并在第一時(shí)間排除。根據(jù)井下生產(chǎn)情況，結(jié)合井下風(fēng)量風(fēng)壓變化實(shí)時(shí)調(diào)整風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，節(jié)約通風(fēng)成本，節(jié)支降耗，改造后僅電費(fèi)一項(xiàng)，每年可節(jié)支4 萬余元。

（2）寺河二號井現(xiàn)有1#風(fēng)機(jī)房、2#風(fēng)機(jī)房2處，監(jiān)控人員8 人，每人每月工資以5000 元計(jì)算，一年僅人工成本近50 萬元。主通風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)運(yùn)行成功后可將人員控制在5 人左右，人力成本減少近20 萬元，實(shí)現(xiàn)減員增效。

4 結(jié)論

主通風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控、遠(yuǎn)程控制等諸多功能，并可根據(jù)現(xiàn)場需求進(jìn)行自動化控制，從運(yùn)行模式上確保主通風(fēng)機(jī)運(yùn)行的安全性和可靠性，并有效提高主通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率。遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)所具有的故障預(yù)警功能、自動化控制功能、遠(yuǎn)程監(jiān)控控制功能節(jié)省了寶貴的人力資源，具有重要的社會經(jīng)濟(jì)效益。