現場總線煤礦供電自動化系統分析

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摘要:煤礦生產能否得以順利的實施，根本上決定于煤礦供電運行的安全性。煤礦生產不能缺少礦井電能供應作為保障，因而體現了自動化控制煤礦供電運行的重要意義。與人工實施煤礦供電運行控制的傳統做法相比，建立在自動化系統基礎上的煤礦供電模式能夠保證達到更好的供電節能效益，并且有效保障了煤礦安全供電。因此，目前對于煤礦供電的自動化系統需要明確現場總線的系統布置與設計思路，結合煤礦供電運行的真實狀況來優化煤礦現場總線的自動化供電控制設計方式。

關鍵詞:現場總線;煤礦供電;自動化系統

礦井生產環境具有惡劣性，其中涉及很多威脅礦井生產安全的潛在因素。煤礦供電系統如果頻繁產生系統供電的故障，則會造成程度比較顯著的煤礦供電事故。在情況嚴重時，存在故障風險的煤礦供電系統還會給煤礦生產操作人員帶來直接的人身安全傷害［1］。因此在實施自動化的煤礦供電控制模式下，關鍵在于因地制宜設計煤礦現場總線的自動化供電控制系統，運用自動控制軟件來調整現場總線運行，節省煤礦供電的能源消耗。

一、煤礦供電自動化系統的實例

某全自動化的煤礦供電控制系統主要包含煤礦高壓供電與煤礦變電所的自動控制模式。在全自動化的煤礦供電運行模式下，煤礦供電系統具有遙控與遙測的自動控制功能，主遙控器可以用于收集煤礦供電指令，并且自動顯示現階段的煤礦供電運行狀況［2］。在上述的全自動化煤礦供電系統中，運用了自動控制軟件來測試煤礦供電系統在各個不同時間段的運行負載，進而給出合理調整供電系統運行負載的措施。技術人員在制定煤礦供電系統的負載測試方案時，首先模擬各種系統電氣的性能，然后通過實施滿載測試的方法來檢測各種煤礦供電設備的性能，保證平穩與安全的煤礦供電運行效果［3］。自動化的煤礦供電負載測試主要運用于數據中心系統，經過全面的系統負載測試，應當能夠保證數據中心系統始終處在安全的煤礦供電控制環境中，避免由于數據中心出現某種系統運行故障，進而造成相應的系統電氣設施遭受干擾。技術人員通過運用模擬煤礦供電運行系統負載的方式，能夠判斷出目前的各類煤礦供電設施運行狀況，對于潛在的煤礦供電安全風險也能做到及時進行檢測。在煤礦供電的范圍內，應當重點測試煤礦的變配電系統、發電機系統、機房配電系統、不間斷的電源系統與其他的煤礦電源系統，預先制定各項負載測試指標。下表為煤礦供電自動化控制系統的基本運行指標:

二、煤礦供電自動化系統的總體設計原則

(一)保證煤礦供電的自動化系統安全運行煤礦供電系統必須能夠保證供電平穩性與供電安全性，杜絕煤礦供電系統頻繁產生自動化供電故障的現象。在自動化系統的協調與控制下，煤礦電氣設備應當能夠延長設備運行年限，并且始終保持平穩的煤礦供電效果。煤礦自動化供電的數據中心對于礦井的安全供電提供了重要支撐。建設數據中心的各個環節都具有復雜性，其中牽涉很多不同的施工專業。運用數據中心系統來實現全面的電氣運行控制，保證良好的區域供電運行效果。技術人員必須做到充分保證各種類型的煤礦電氣設備都能夠置于安全的電氣系統環境中，運用實時監測的信息技術手段來防控電氣運行隱患，從而做到及時查找煤礦供電運行風險［4］。電氣運行的數據中心主要負責控制電氣系統內的電源設施、建筑電氣設施、消防通信設施及其他關鍵電氣設施，因此應當嚴格避免數據中心產生安全運行故障，對于供電運行中的安全風險隱患予以杜絕。煤礦供電設備應當能夠保證良好的供電安全性，實現最佳的煤礦自動化供電運行控制實施效果。為了達到保證電氣安全效益的目標，那么實施自動化的煤礦供電控制措施應當充分著眼于保證電氣設施的安全性，營造安全的礦井供電運行控制環境，嚴格杜絕煤礦供電系統的潛在安全風險。

(二)節約煤礦供電能源煤礦供電系統如果要保證持續的系統供電運行，那么將會消耗較多的煤礦供電能源。在自動化的煤礦生產系統中，煤礦供電系統占有較高的煤礦能源消耗比例，因此必須做到運用正確的煤礦供電節能措施。自動化的煤礦供電節能技術與自動化電氣控制系統的結合關鍵在于推廣煤礦電氣節能工藝，運用節能工藝手段來節省煤礦供電運行中的各項成本投資，確保實現良好的煤礦供電安全運行效益。自動化的煤礦供電工程如果要得以順利實施，那么必須建立在礦井供電運行資源作為支撐的前提下。從現狀來看，煤礦供電的自動化工程日益呈現緊缺的電氣控制系統資源狀況，因此體現了優化實施系統資源配置的必要性。煤礦生產企業對于優化供電運行控制模式的舉措應當給予重視，投入必要的供電控制技術引進成本。優化配置自動化的煤礦供電控制系統資源主要涉及合理改進電氣控制方式，結合電氣性能來實施合理的電氣控制模式優化。

(三)優化煤礦供電系統的整體設計方式通常來講，自動化的煤礦供電控制模式如果要得以順利實現，則必須依賴環形供電控制網絡、煤礦地面的供電集控中心、智能式的煤礦供電測控單元，以及煤礦供電信息的集成系統。在目前的現狀下，煤礦企業關于礦井供電的運行模式可以選擇RS-48S的并聯供電控制網絡方式，進而達到順利傳輸礦井供電運行信號的目的。因此從綜合優化的角度來講，關于優化整體的煤礦自動供電網絡系統應當著眼于煤礦并聯供電網絡、環形供電控制網絡與煤礦地面集控中心系統的完善與改進，結合礦井供電運行的真實狀況來實現對于以上各個煤礦供電運行部分的合理調整。

三、現場總線的煤礦供電自動化系統實現要點

(一)確保自動化煤礦供電系統具有完整的系統控制功能具有自動控制功能的煤礦供電系統必須能夠保證完整的供電控制功能，否則將會給礦井安全生產帶來顯著的不良后果。因此從優化系統總體設計的角度來講，基本宗旨在于保證完整與健全的煤礦供電控制功能，確保將供電控制的措施貫穿于煤礦供電運行的各個重要環節。主遙控器應當能夠接收實時性的煤礦供電系統電流、系統電壓與系統功率信號，并且運用集成數據與收集數據的做法來處理煤礦供電數據。因此，自動化的煤礦供電運行模式必須配備系統主控單元，從而達到統一調整各項煤礦供電參數的目的。除此以外，自動控制系統可以自動保存不同時間段出現的煤礦供電故障信號，因此具有記憶系統故障的重要功能。在自動控制化的運行方式下，確保達到及時檢測煤礦供電故障的效果，運用實時檢修的方式來處理煤礦供電故障，恢復正常的煤礦供電狀態。作為可擴展性的煤礦供電系統來講，自動化供電系統設有多個不同的供電監控點，因而達到了全方位的供電監控目標，避免某些隱蔽性的煤礦生產區域缺乏供電監控功能。

(二)優化現場總線系統的整體結構現場總線結構應當具有合理性，其中包含智能化的礦井生產現場測控裝置，以及遙測通信裝置等。在智能控制模式全面啟用的前提下，應當能夠實現全方位的煤礦供電線路檢測以及供電設備性能測試，運用智能監控單元的方式來控制各個礦井生產區域的煤礦供電設備，杜絕礦井供電的安全故障。在系統主站作為重要支撐的基礎上，對于地面設置的煤礦供電集控系統應當實施全面的系統運行監控，有序實施系統供電監視與供電資源分配的任務。對于自動化的環形網絡控制系統來講，該系統部分可以被設計為Profibus的網絡運行模式。在傳播分站信息與主站信息的過程中，環形網絡應當屬于不可缺少的信息傳輸媒介。并且在交換現場控制信息的環節中，應當保證達到可靠與安全的環形網絡運行性能，創造便捷與高速的供電系統通信模式。

(三)合理設計煤礦供電系統的主站部分系統主站構成了煤礦供電系統中的核心要素，進而體現了優化煤礦供電主站布局與設計的必要性。具體在設計煤礦供電的主控制機過程中，應當合理選擇主控操作軟件，確保能夠呈現清晰的煤礦供電運行界面。例如，ServerWindows2000型號的礦井供電控制軟件可以呈現動畫形式的礦井供電動態監控畫面，從而達到了全面控制煤礦供電硬件設施運行的目的。在設置供電控制主站的相關運行參數時，主要應當包含地址參數以及網卡配置參數等，對于輸入控制主站的各項運行參數都應當保證完整性與精確性。例如技術人員在設置供電系統的網卡參數時，應當將“Configuration”的參數輸入自動控制系統，然后運用“OperationPC”的參數設置來取代“Mode\\module”的原始系統界面參數。技術人員在完成上述的網卡參數修改操作以后，對于系統地址的詳細參數應當予以合理設計，其中包含“CPproperties”以及“SETop-eration”的重要系統地址參數。技術人員在建成PC的虛擬控制站基礎上，應當進入系統組態的重要設計環節。具體在實施系統組態的優化設計時，基本要點在于監控參數信息以及現場供電設備信息的全面識別與處理，運用PC虛擬站的方式予以實現。通常情況下，技術人員應當確保詳細編輯組態內容，并且在PC的虛擬站范圍內加入組態信息。經過以上的系統組態優化設計，應當能夠達到順利交換煤礦供電數據的目標。在必要的時候，系統設計人員可以在數據庫的空間區域內統一存放各種類型的煤礦供電信息，便于隨時分享煤礦供電資源，運用整體監控的方式來控制煤礦安全生產。

四、結語

經過以上分析可見，供電自動化系統具有自動控制與自動測量的性能，對于潛在的煤礦供電風險因素能夠做到及時進行識別，并且啟用自動報警的煤礦供電系統功能。技術人員對于煤礦供電的現場總線自動化系統在實施優化改造的環節中，應當做到充分結合煤礦供電狀況以及礦井生產需求，不斷優化目前的煤礦自動化供電運行方式。具體在優化設計自動化的煤礦供電現場總線運行模式時，應當確保運用整體性的視角來實施合理的優化設計，增強礦井自動化供電系統的擴展性與冗余功能。

參考文獻:

［1］鄭緒坤．山煤霍爾辛赫煤業井下供電自動化系統的設計研究［J］．礦業裝備，2019(02):112-113．

［2］高文杰．基于Profibus總線的煤礦供電自動化系統設計［J］．能源技術與管理，2019，44(02):172-174．

［3］馬薇．IFIX在煤礦自動化變電站中的開發與應用研究［J］．山東煤炭科技，2019(01):149-151．

［4］郝歡歡．煤礦地面供電系統自動化升級改造設計優化［J］．水力采煤與管道運輸，2018(04):83-85．

作者：魏華峰 單位：中煤科工集團重慶研究院有限公司