自動(dòng)化技術(shù)提升礦山設(shè)備現(xiàn)代化水平

近幾年來(lái)，兗州礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司及其下屬各礦（廠(chǎng)）針對(duì)礦山地面和井下運(yùn)輸、通風(fēng)、提升、選礦、電力和供水等各種設(shè)備在運(yùn)行實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了認(rèn)真分析和歸納，總結(jié)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，根據(jù)已有的適用新技術(shù)制定了自動(dòng)化改造方案并且進(jìn)行了實(shí)施，同時(shí)還取得了一批研究成果，有效地保障了設(shè)備的安全、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行，對(duì)于國(guó)內(nèi)同行具有很好的參考價(jià)值。

1 風(fēng)葉自動(dòng)調(diào)整裝置的微控制器系統(tǒng)

礦山井下需要反風(fēng)或者調(diào)整通風(fēng)量的大小時(shí)，必須調(diào)整主扇風(fēng)機(jī)風(fēng)葉的角度才能實(shí)現(xiàn)。人工調(diào)整風(fēng)葉存在費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、定位不準(zhǔn)確等缺點(diǎn)。為了滿(mǎn)足煤礦安全規(guī)程規(guī)定的要求，兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司濟(jì)寧二號(hào)煤礦開(kāi)發(fā)出了自動(dòng)反風(fēng)系統(tǒng)，風(fēng)葉自動(dòng)調(diào)整裝置是其中關(guān)鍵設(shè)備之一，如何實(shí)現(xiàn)該裝置自動(dòng)控制是設(shè)備的重要內(nèi)容。風(fēng)葉自動(dòng)調(diào)整裝置是一套以液壓泵站為核心的機(jī)械運(yùn)行機(jī)構(gòu)，通過(guò)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)調(diào)整桿前進(jìn)、后退、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)來(lái)調(diào)整風(fēng)葉位置。該裝置的微控制器根據(jù)鍵盤(pán)輸入的數(shù)據(jù)，通過(guò)控制液壓系統(tǒng)中不同電磁閥的通、斷調(diào)整風(fēng)葉到達(dá)預(yù)定位置。

其工作原理如下：用小鍵盤(pán)輸入風(fēng)葉要調(diào)整的預(yù)定位置角度值，控制器通過(guò)角度編碼器讀取風(fēng)葉當(dāng)前位置角度值，兩數(shù)值比較后確定調(diào)整桿的運(yùn)行方向，控制器輸出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的電磁閥執(zhí)行風(fēng)葉調(diào)整動(dòng)作。調(diào)整過(guò)程中控制器不斷讀取風(fēng)葉當(dāng)前位置角度值并與輸入值比較，兩數(shù)值相等即表明風(fēng)葉到達(dá)預(yù)定位置，調(diào)整桿退回。根據(jù)風(fēng)葉自動(dòng)調(diào)整裝置的功能要求，微處理器要處理的數(shù)據(jù)較多，控制功能需要在系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程中根據(jù)具體要求作出相應(yīng)的變化。因此，他們?cè)诳刂破鬟x型中沒(méi)有選擇現(xiàn)有的成熟產(chǎn)品，而是根據(jù)系統(tǒng)的功能要求用單片機(jī)自行開(kāi)發(fā)適用的控制器以滿(mǎn)足系統(tǒng)的要求。此外，系統(tǒng)供電選用隔離變壓器用以屏蔽電源系統(tǒng)的高頻電源干擾；單片機(jī)系統(tǒng)的前向通道和后向通道均采用光電隔離技術(shù)用于隔離信號(hào)通道對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)的干擾；在供電回路的交流端選用TVS電路用于抑制供電回路的瞬間高電壓。該裝置具有使風(fēng)葉調(diào)整迅速、停位準(zhǔn)確、節(jié)省人力等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)踐證明完全能夠達(dá)到《煤礦安全規(guī)程》的要求。

2 乘人裝置智能型電控系統(tǒng)

由兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司機(jī)械制修廠(chǎng)研制的利用串行通訊方式能夠在遠(yuǎn)方多功能控制乘人裝置的自動(dòng)控制系統(tǒng)，具有自動(dòng)程序控制、保護(hù)齊全、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在濟(jì)寧二號(hào)煤礦、興隆莊煤礦、鮑店煤礦等特大型煤礦成功地得到了應(yīng)用。濟(jì)二煤礦的整套乘人裝置安裝工況條件如下：混合巷道，濕度大，整體平運(yùn)趨勢(shì)且起伏較大，乘人裝置長(zhǎng)度1700m，沿線(xiàn)共設(shè)有6個(gè)分站點(diǎn)，控制的電動(dòng)機(jī)型號(hào)為YB-37，額定電壓為660V，額定轉(zhuǎn)速為1000rpm。

乘人裝置智能型電控系統(tǒng)適用于礦山井下單一巷道、混合巷道、混合交叉巷道等的乘人裝置控制。該系統(tǒng)主要是由磁力啟動(dòng)器、電控箱（主站）、分控箱（1～12個(gè)分站）及速度傳感器等組成的。其保護(hù)功能主要有以下6種：①打滑保護(hù)。系統(tǒng)發(fā)出起車(chē)信號(hào)后或乘人裝置運(yùn)行中發(fā)生阻礙時(shí)，在一定的時(shí)間范圍內(nèi)，如果主控制系統(tǒng)接不到速度反饋信號(hào)或速度低于規(guī)定值時(shí)（由程序而定），系統(tǒng)確認(rèn)為打滑故障，停車(chē)并顯示故障信息。②越位保護(hù)。當(dāng)運(yùn)乘人員到達(dá)乘人裝置兩端而沒(méi)有及時(shí)下車(chē)時(shí)，系統(tǒng)實(shí)行越位保護(hù)，停車(chē)并顯示故障信息，保障運(yùn)乘人員的人身安全。③脫繩保護(hù)。當(dāng)乘人裝置的鋼繩脫落時(shí)，系統(tǒng)實(shí)行脫繩保護(hù)，停車(chē)并顯示故障信息。④絞車(chē)閉鎖。在混合巷道、混合交叉巷道使用中，絞車(chē)和乘人裝置之間互為閉鎖，保障運(yùn)乘人員的人身安全和運(yùn)料生產(chǎn)的正常進(jìn)行。⑤急停保護(hù)。當(dāng)乘人裝置發(fā)生意外事故時(shí)，可在乘人裝置沿線(xiàn)緊急停車(chē)，防止事故的發(fā)生和擴(kuò)大。磁力啟動(dòng)器不啟動(dòng)保護(hù)。系統(tǒng)發(fā)出起車(chē)信號(hào)后，如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)磁力啟動(dòng)器沒(méi)有給系統(tǒng)反饋實(shí)際的啟動(dòng)狀態(tài)信號(hào)，系統(tǒng)實(shí)行磁力啟動(dòng)器不啟動(dòng)保護(hù)。

3 西門(mén)子PLC在帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用

兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司機(jī)械制修廠(chǎng)根據(jù)煤礦井下運(yùn)輸?shù)膶?shí)際情況，選用西門(mén)子公司的S7-200CPU226可編程控制器對(duì)原有的電控系統(tǒng)進(jìn)行了自動(dòng)化改造，增加了新的功能。在濟(jì)寧市運(yùn)河煤礦的多年實(shí)踐表明，該系統(tǒng)可靠性高、操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定，而且具有可擴(kuò)展性，為今后實(shí)現(xiàn)全礦井生產(chǎn)集中控制打下了良好的基礎(chǔ)。

其主要功能特點(diǎn)如下：

⑴控制功能。系統(tǒng)設(shè)有自動(dòng)/手動(dòng)兩種控制方式。微機(jī)控制箱上有正常起車(chē)、正常停車(chē)、緊急停車(chē)、故障復(fù)位等按鈕。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生緊急故障時(shí)，只有當(dāng)故障排除后按下故障復(fù)位按鈕才能重新起車(chē)。在自動(dòng)狀態(tài)下，按下電控裝置的正常起車(chē)按鈕，啟動(dòng)主電機(jī)，安裝在輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)滾筒下的速度傳感器發(fā)出脈沖信號(hào)，PLC內(nèi)部程序計(jì)算出輸送機(jī)速度和啟動(dòng)加速度。根據(jù)預(yù)先設(shè)定的啟動(dòng)加速度與實(shí)際的加速度進(jìn)行比較，其差值經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理以后，控制步進(jìn)電機(jī)調(diào)節(jié)數(shù)字壓力閥控制油壓的大小，將啟動(dòng)加速度控制在設(shè)定值的范圍之內(nèi)。

⑵保護(hù)功能。①沿線(xiàn)故障保護(hù)。為了更及時(shí)判斷和處理故障，選用了故障地址識(shí)別裝置，可以將沿線(xiàn)閉鎖開(kāi)關(guān)發(fā)來(lái)的跑偏、縱撕、閉鎖等故障及故障地址、停機(jī)信號(hào)進(jìn)行顯示和處理，并且將信號(hào)用無(wú)電位接點(diǎn)的形式并行輸出，供給PLC與其它控制裝置。②電機(jī)溫度保護(hù)。主電機(jī)定子繞組裝入熱電阻，變換成電流信號(hào)輸入模擬量輸入模塊，CPU226把它換算成電機(jī)溫度，和設(shè)定溫度比較，檢測(cè)到電機(jī)超溫即停車(chē)，轉(zhuǎn)故障處理。③電機(jī)電流保護(hù)。主電機(jī)電流經(jīng)過(guò)電流變送器輸出電流信號(hào)，輸入到數(shù)字輸入模塊，檢測(cè)出電機(jī)電流超過(guò)額定電流的時(shí)候就立即停車(chē)，轉(zhuǎn)入故障處理。

4 膠帶輸送機(jī)自動(dòng)張緊裝置研制成功

隨著井下長(zhǎng)距離膠帶輸送機(jī)的廣泛使用，膠帶的伸長(zhǎng)量亦急劇增加，常規(guī)的回柱絞車(chē)張緊裝置由于受到張緊距離和張緊力的限制而難以適應(yīng)500m以上膠帶的張緊要求。此外，長(zhǎng)距離膠帶輸送機(jī)的使用要求采用張緊力可調(diào)的張緊裝置，啟動(dòng)階段增大張緊力防止膠帶打滑、等速階段降低張緊力以維持膠帶機(jī)的正常運(yùn)行，但是利用傳統(tǒng)的回柱絞車(chē)張緊時(shí)不具備這種功能。為此，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)研制出了YZL-100型膠帶輸送機(jī)自動(dòng)張緊裝置，在兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司興隆莊煤礦的使用中體現(xiàn)出了優(yōu)越的實(shí)用性能。

該裝置主要是由1個(gè)液壓站、1臺(tái)液壓張緊絞車(chē)、1個(gè)電控柜、1個(gè)壓力控制器和1個(gè)張力監(jiān)控裝置組成的。在“自動(dòng)”狀態(tài)下，點(diǎn)動(dòng)電控柜開(kāi)關(guān)，給電控柜的可編程控制器供電，可編程控制器工作；液壓站工作，打開(kāi)液壓張緊絞車(chē)制動(dòng)器，液壓張緊絞車(chē)張緊膠帶至膠帶啟動(dòng)時(shí)的張力；張緊完成以后，可編程控制器向控制臺(tái)發(fā)出開(kāi)機(jī)信號(hào)，膠帶輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，可編程控制器接通掖控系統(tǒng)的電磁換向閥線(xiàn)圈，電磁換向閥換向，膠帶張緊力下降到勻速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的張力；膠帶輸送機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，可編程控制器自動(dòng)停止液壓站的工作，并自動(dòng)制動(dòng)液壓絞車(chē)，保持膠帶張力。膠帶輸送機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，如果張力降低到勻速運(yùn)轉(zhuǎn)所需張力的95%時(shí)，壓力控制器發(fā)出信號(hào)，通過(guò)可編程控制器再次啟動(dòng)液壓系統(tǒng)，調(diào)整膠帶的張力；動(dòng)作完成以后，液壓站自動(dòng)停止工作并制動(dòng)液壓絞車(chē)。膠帶輸送機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)以后，點(diǎn)動(dòng)電控柜開(kāi)關(guān)，可編程控制器停止工作，此時(shí)膠帶保持正常運(yùn)行時(shí)的張力不變。需要松膠帶時(shí)，將電控柜轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)換到“手動(dòng)‘位置，可通過(guò)操作液壓站內(nèi)的手動(dòng)換向閥控制絞車(chē)的轉(zhuǎn)向，完成膠帶的松弛。

5 井筒PLC提升信號(hào)及操車(chē)電控系統(tǒng)

礦山井筒現(xiàn)有的操車(chē)設(shè)備除推車(chē)機(jī)外均是氣動(dòng)控制，設(shè)備閉鎖由二位三通電磁截止閥來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于外部閉鎖可靠性較差，設(shè)備間的閉鎖關(guān)系和運(yùn)行狀態(tài)沒(méi)有顯示。山東省煤炭科學(xué)研究所采用PLC對(duì)其進(jìn)行了改造，氣路部分選用二位五通雙控電磁閥來(lái)進(jìn)行控制，解決了信號(hào)系統(tǒng)在傳輸過(guò)程中的抗干擾能力和適應(yīng)礦山特殊環(huán)境的技術(shù)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了井筒提升信號(hào)與操車(chē)作業(yè)控制的自動(dòng)化。

操車(chē)控制臺(tái)裝有模擬顯示屏，左、右勾操車(chē)按紐共用，PLC機(jī)的輸出端COM裝有保險(xiǎn)，以防短路過(guò)電流。原有的手動(dòng)控制閥改為電磁閥，裝在控制箱內(nèi)。操車(chē)電控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)提升信號(hào)與操車(chē)設(shè)備之間的相互閉鎖。當(dāng)提物的時(shí)候，罐籠必須到位，發(fā)停車(chē)信號(hào)，接通操車(chē)主控回路后，按下操車(chē)主令鈕才能進(jìn)行操車(chē)；當(dāng)提人的時(shí)候，除了安全門(mén)、搖臺(tái)以外，其它設(shè)備均處于閉鎖狀態(tài)，待安全門(mén)關(guān)閉、搖臺(tái)抬起以后，接通提升信號(hào)回路才可以發(fā)出提人的信號(hào)。另外，還有工作故障點(diǎn)自動(dòng)檢測(cè)、工作現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)模擬顯示、傳感器故障點(diǎn)檢測(cè)等功能。

PLC操車(chē)控制方式可以分為自動(dòng)、手動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)三種，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行選擇。提升信號(hào)系統(tǒng)有聲光兼?zhèn)洹?shù)字顯示、信號(hào)記憶、急停信號(hào)報(bào)警功能；信號(hào)之間閉鎖、信號(hào)指令與絞車(chē)開(kāi)車(chē)回路閉鎖、水平安全設(shè)施（安全門(mén)、搖臺(tái)、阻車(chē)器等）閉鎖和顯示、水平信號(hào)之間相互閉鎖功能、提升信號(hào)與操車(chē)點(diǎn)控相互閉鎖功能及其擴(kuò)展；急停記憶功能和信號(hào)自動(dòng)保護(hù)；提升勾數(shù)記數(shù)；“檢修”信號(hào)類(lèi)別、水平轉(zhuǎn)換、調(diào)平信號(hào)顯示；與信號(hào)顯示同步的自動(dòng)打點(diǎn)音響；對(duì)系統(tǒng)故障自動(dòng)監(jiān)視報(bào)警功能；簡(jiǎn)易備用信號(hào)系統(tǒng)；直通擴(kuò)音通訊功能等。

6 主煤流膠帶運(yùn)輸?shù)孛婕锌刂葡到y(tǒng)誕生

中國(guó)礦業(yè)大學(xué)和兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司興隆莊煤礦研制的“煤礦井下主煤流膠帶運(yùn)輸?shù)孛婕锌刂葡到y(tǒng)”，集控制、檢測(cè)和監(jiān)測(cè)為一體，在我國(guó)首家實(shí)現(xiàn)了地面對(duì)井下主煤流膠帶運(yùn)輸?shù)拈L(zhǎng)距離（10km以?xún)?nèi)）、多點(diǎn)位（2000點(diǎn)以上）信息傳輸和無(wú)崗點(diǎn)操作管理人員的遠(yuǎn)程集中監(jiān)測(cè)監(jiān)控，開(kāi)創(chuàng)了我國(guó)地面遠(yuǎn)程集中控制煤礦井下機(jī)電設(shè)備的先例，系統(tǒng)自動(dòng)化程度達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。煤礦井下主煤流膠帶運(yùn)輸?shù)孛婕锌刂葡到y(tǒng)以分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（DCS）為主，包括了地面控制中心、井下控制中心和11個(gè)監(jiān)控分站，具有在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、分析以及完善的保護(hù)與報(bào)警功能，完全符合煤礦井下膠帶輸送機(jī)輸煤系統(tǒng)安全生產(chǎn)的要求。

在興隆莊煤礦井下的現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)檢測(cè)和工業(yè)性運(yùn)行表明，該系統(tǒng)的技術(shù)性能達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，開(kāi)機(jī)率由原來(lái)的60%提高到95%以上，系統(tǒng)輸煤能力也從1000t/h提高到1200t/h，同時(shí)還極大地減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。專(zhuān)家們指出：此項(xiàng)成果運(yùn)用自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)、傳感器、工業(yè)電視、光纖通訊及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，采用觸摸屏或鼠標(biāo)控制方式進(jìn)行數(shù)據(jù)和圖像信息傳輸，可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)煤流方向膠帶的順序開(kāi)停和無(wú)擾切換，具有打滑、跑偏、自動(dòng)滅火斷電、語(yǔ)音報(bào)警等各種保護(hù)功能，免除了人為因素的干擾，避免了整個(gè)膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)帶載停車(chē)與堆煤事故的發(fā)生；它首次將先進(jìn)的冗余技術(shù)應(yīng)用于煤礦膠帶輸送機(jī)的集中控制，實(shí)現(xiàn)了地面和井下控制中心的3臺(tái)計(jì)算機(jī)互為熱備，提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性；所開(kāi)發(fā)的防爆兼本安型膠帶輸送機(jī)自動(dòng)控制裝置具有完善的數(shù)據(jù)采集和控制功能，亦可以作為單臺(tái)膠帶輸送機(jī)的自動(dòng)控制裝置。

7 鮑店選煤廠(chǎng)實(shí)現(xiàn)跳汰機(jī)自動(dòng)測(cè)控

兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司鮑店煤礦選煤廠(chǎng)的主洗設(shè)備為4臺(tái)LTG-15型跳汰機(jī)，自從推廣應(yīng)用了跳汰工藝檢測(cè)和生產(chǎn)過(guò)程集散型的自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)以后，減少了跳汰產(chǎn)品的灰分波動(dòng)，跳汰機(jī)的數(shù)量效率提高了4%，斗式提升機(jī)的帶煤量也有所降低，年創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益500多萬(wàn)元。這個(gè)廠(chǎng)的跳汰機(jī)自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)主要是由跳汰機(jī)床層自動(dòng)控制裝置、通訊網(wǎng)絡(luò)和操作站等組成的。安裝在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的每一個(gè)獨(dú)立的床層自動(dòng)控制裝置用于對(duì)1臺(tái)跳汰機(jī)的手動(dòng)/自動(dòng)控制控制柜設(shè)置1臺(tái)CS910兩回路智能式可編程序調(diào)節(jié)器，可同時(shí)對(duì)跳汰機(jī)的Ⅰ、Ⅱ段放料閘板和排料滾輪進(jìn)行雙重自動(dòng)控制，除了主要用于床層的自動(dòng)控制以外，另外還配置了后備手動(dòng)操作所必須的檢測(cè)、操作、指示等儀器、儀表，以保證故障狀態(tài)下的連續(xù)生產(chǎn)。利用可編程序調(diào)節(jié)器的通訊功能，把4臺(tái)床層自動(dòng)控制裝置通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)，將各跳汰機(jī)的工作狀態(tài)及運(yùn)行參數(shù)送至主要由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組成的操作站，通過(guò)彩色CRT集中監(jiān)測(cè)各跳汰機(jī)的運(yùn)行狀況，并且可以在操作站通過(guò)鍵盤(pán)修改各跳汰機(jī)的運(yùn)行參數(shù)。由于床層自動(dòng)控制裝置具有多種顯示控制、自編程功能，完全可以脫離操作站，獨(dú)立完成對(duì)跳汰機(jī)床層的實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)調(diào)節(jié)，較好地體現(xiàn)了集散系統(tǒng)把危險(xiǎn)、控制分散及監(jiān)視管理優(yōu)化集中的控制原則，取得了較為滿(mǎn)意的應(yīng)用效果。專(zhuān)家們指出：該集散型控制系統(tǒng)在跳汰選煤過(guò)程中的應(yīng)用，極大地減輕了崗位操作工的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了跳汰過(guò)程控制的技術(shù)水平和現(xiàn)代化管理水平，為合理控制跳汰產(chǎn)品灰分以獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益創(chuàng)造了有利的條件。

8 大型變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司東灘煤礦對(duì)35kV變電所的自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行了改造，采用ND3000廠(chǎng)站自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)全所的監(jiān)測(cè)、控制、繼電保護(hù)和運(yùn)行管理，滿(mǎn)足了電力系統(tǒng)要求的“四通”功能，建立了真正意義上的變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，為礦井?dāng)?shù)字化建設(shè)提供了可貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，值得推廣應(yīng)用。該系統(tǒng)包括廠(chǎng)站層和間隔層，兩者之間通過(guò)以太網(wǎng)聯(lián)結(jié)，并且通過(guò)以太網(wǎng)與上級(jí)變電所和管理部門(mén)聯(lián)結(jié)。間隔層主要為現(xiàn)場(chǎng)安裝的各類(lèi)分散式ND300系列保護(hù)裝置，ND3000系列保護(hù)屏7臺(tái)、NDX320線(xiàn)路保護(hù)裝置42臺(tái)、NDT330變壓器保護(hù)裝置2臺(tái)和GPS校時(shí)裝置、NDR320電容器保護(hù)裝置2臺(tái)NDK330電抗器保護(hù)裝置2臺(tái)。它們互相獨(dú)立，并且與廠(chǎng)站層通訊。

該保護(hù)裝置主要實(shí)現(xiàn)以下功能：顯示一次設(shè)備電氣主接線(xiàn)圖和運(yùn)行狀態(tài)；U線(xiàn)、U相、I線(xiàn)、I相、有功功率P、無(wú)功功率Q、頻率F和功率因數(shù)等運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示；顯示事件、采樣值、定值、參數(shù)及傳動(dòng)信息等菜單選項(xiàng)。廠(chǎng)站層包括NDJ300自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)2套和NDM300通信管理裝置2臺(tái)。NDM300通信管理裝置實(shí)現(xiàn)與設(shè)備及遠(yuǎn)方調(diào)度的通訊接口，進(jìn)行信息交換。NDJ300自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)是系統(tǒng)監(jiān)控單元，提供良好的人機(jī)界面，可以顯示以下信息：實(shí)時(shí)監(jiān)控畫(huà)面；信息采集畫(huà)面；遙測(cè)數(shù)據(jù)曲線(xiàn)；有語(yǔ)音系統(tǒng)與之配合的保護(hù)動(dòng)作時(shí)間顯示；故障錄波；保護(hù)信息管理；電度量報(bào)表畫(huà)面。另外，在該系統(tǒng)的基礎(chǔ)上安裝了RS232/485通信接口的新型智能電度表、直流屏和其它智能設(shè)備，并且與微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)保持正常通信，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程抄表和自動(dòng)抄表。35kV變電所是礦井的樞紐變電所，對(duì)于保障礦井供電安全可靠性起著關(guān)鍵的作用，大型變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的成功應(yīng)用為該礦將來(lái)實(shí)施集中控制打下了良好的基礎(chǔ)。

9 CAN總線(xiàn)技術(shù)在電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用

山東科技大學(xué)與兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司興隆莊煤礦在實(shí)施電力調(diào)度系統(tǒng)的時(shí)候，設(shè)計(jì)應(yīng)用了站點(diǎn)內(nèi)部數(shù)據(jù)采集模塊的通信解決措施。經(jīng)實(shí)際運(yùn)行證明，CAN總線(xiàn)在電力調(diào)度的大系統(tǒng)中作為站點(diǎn)內(nèi)部智能數(shù)據(jù)模塊與計(jì)算機(jī)之間的通信網(wǎng)絡(luò)，在通信速度、通信距離、抗干擾等方面完全能滿(mǎn)足控制系統(tǒng)的要求。計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展以及現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)在數(shù)據(jù)交換的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性、快速性方面的突破性進(jìn)展，為電力網(wǎng)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、合理的調(diào)度運(yùn)行提供了技術(shù)保證和技術(shù)支持。CAN總線(xiàn)是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。在該電力調(diào)度系統(tǒng)，每個(gè)分站點(diǎn)均由工控機(jī)和若干測(cè)控接點(diǎn)組成。所有的測(cè)控點(diǎn)都以“平等主體”掛接在總線(xiàn)上，每一點(diǎn)對(duì)應(yīng)35kV回路或者6kV回路的測(cè)控。測(cè)控點(diǎn)能夠采集對(duì)應(yīng)回路的遙信量及遙測(cè)量，能根據(jù)接收到的命令主動(dòng)將數(shù)據(jù)發(fā)送到CAN總線(xiàn)，通過(guò)預(yù)先設(shè)定的驗(yàn)收碼和驗(yàn)收屏蔽碼可以控制該測(cè)控點(diǎn)從總線(xiàn)上接收哪些數(shù)據(jù)或命令。站點(diǎn)工控機(jī)通過(guò)CAN卡從CAN總線(xiàn)上接收各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，再通過(guò)網(wǎng)卡到集團(tuán)千兆網(wǎng)，轉(zhuǎn)發(fā)到總調(diào)度中心。該智能測(cè)控節(jié)點(diǎn)的軟件由兩部分組成：一部分為初始化程序，包括對(duì)單片機(jī)本身的中斷、定時(shí)器串行口等的初始化和CAN控制器的初始化；另一部分為測(cè)控供電回路電量參數(shù)的數(shù)據(jù)采集處理。經(jīng)過(guò)此次煤礦電力調(diào)度自動(dòng)化站點(diǎn)測(cè)控節(jié)點(diǎn)CAN總線(xiàn)的設(shè)計(jì)及實(shí)踐應(yīng)用，他們體會(huì)到了CAN總線(xiàn)比以往采用的其它形式總線(xiàn)在速度、抗干擾能力及高性能上有著巨大的區(qū)別，CAN總線(xiàn)設(shè)計(jì)靈活、可靠性高、布線(xiàn)方便，更加適合于工業(yè)領(lǐng)域到各種集散控制系統(tǒng)。

10 高嶺土剝片機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)研制成功

剝片機(jī)是高嶺土超細(xì)加工的關(guān)鍵設(shè)備。迄今為止，國(guó)內(nèi)的剝片機(jī)一直采用就地監(jiān)控、就地手動(dòng)調(diào)節(jié)的方式，自動(dòng)化水平較低，調(diào)節(jié)難以掌握，而且車(chē)間設(shè)備噪聲大，工人勞動(dòng)環(huán)境惡劣。針對(duì)這種情況，兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司北宿煤礦高嶺土廠(chǎng)成功地對(duì)BP-500剝片機(jī)就自動(dòng)控制系統(tǒng)在高嶺土超細(xì)加工中的應(yīng)用進(jìn)行了研制開(kāi)發(fā)。如何在給料泵流量、剝片介質(zhì)及分散劑的添加量之間尋找最佳工況點(diǎn)是控制的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的控制方式為：首先，添加一定量的剝片介質(zhì)，根據(jù)化驗(yàn)數(shù)據(jù)調(diào)整給料泵的流量；其次，每一級(jí)磨礦設(shè)備配備一人隨時(shí)觀(guān)測(cè)漿料液位。由于人工調(diào)節(jié)的隨意性較大，產(chǎn)量和質(zhì)量的波動(dòng)性大，設(shè)備的運(yùn)行難以達(dá)到最佳狀態(tài)，不能充分發(fā)揮設(shè)備的生產(chǎn)能力。利用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的集中監(jiān)控以后，解決了上述問(wèn)題。

將設(shè)備在一定介質(zhì)填充量（通過(guò)主機(jī)電流間接反映）情況下最佳工況的有關(guān)參數(shù)輸入到計(jì)算機(jī)中，計(jì)算機(jī)根據(jù)剝片介質(zhì)的填充量、流量和原料濃度調(diào)整產(chǎn)品的產(chǎn)量，使系統(tǒng)在保證質(zhì)量的前提下提高產(chǎn)量。由于分散劑的添加不均勻，在末級(jí)磨礦設(shè)備有時(shí)會(huì)發(fā)生漿料的膨脹，造成漿料溢流“冒頂”事故的發(fā)生，給加工設(shè)備帶來(lái)?yè)p害。因此。防止事故的發(fā)生是控制系統(tǒng)的一項(xiàng)重要工作。在不同的剝片介質(zhì)填充量下，給料泵的流量有上限，當(dāng)液位尚未達(dá)到正常工作高度時(shí)，計(jì)算機(jī)能夠根據(jù)程序的設(shè)定自動(dòng)調(diào)節(jié)流量。當(dāng)液位高或超高時(shí)，計(jì)算機(jī)一方面報(bào)警，一方面自動(dòng)將給料泵的流量降低，防止?jié){料溢出“冒頂”。這樣，既保持了質(zhì)量和產(chǎn)量的穩(wěn)定，又保證了生產(chǎn)的安全，使主機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)自動(dòng)穩(wěn)定在較好水平。

11 輸供水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能化自動(dòng)控制

山東科技大學(xué)和兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司鮑店煤礦采用微機(jī)與PLC聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)調(diào)制解調(diào)器通訊網(wǎng)絡(luò)，對(duì)該礦的15座水源井進(jìn)行集中遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)了遙測(cè)、遙信、遙控；同時(shí)，采用PLC與變頻器相結(jié)合，對(duì)供水泵實(shí)現(xiàn)了變頻恒壓供水自動(dòng)控制。該礦的地下水源是由15座水源井和6臺(tái)55kw供水泵及安裝在水源泵房?jī)?nèi)的22kw深井水泵組成的輸供水系統(tǒng)。自投運(yùn)以來(lái)，一直采用就地控制、人工操作。各水源井水泵的工作只得根據(jù)目測(cè)水池水位來(lái)控制水泵的開(kāi)停臺(tái)數(shù)，經(jīng)常出現(xiàn)水池缺水或溢水。新的輸供水控制系統(tǒng)分為分別設(shè)置在工區(qū)、供水站和各水源井泵房?jī)?nèi)的總調(diào)度中心、控制中心和現(xiàn)場(chǎng)子站3個(gè)層次。輸水系統(tǒng)對(duì)水源井泵站水泵的電機(jī)電流、機(jī)殼溫度、出水壓力等運(yùn)行參數(shù)及保護(hù)信號(hào)進(jìn)行遙測(cè)，并根據(jù)實(shí)際用水量大小對(duì)水泵的啟停進(jìn)行遙控，從而使各現(xiàn)場(chǎng)水源井泵房實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)控制。供水系統(tǒng)中，西泵房4臺(tái)泵為直接啟動(dòng)，東泵房2臺(tái)泵為降壓?jiǎn)?dòng)。由于水源、動(dòng)力、需求等關(guān)系不是一個(gè)“閉環(huán)系統(tǒng)”，供需雙方無(wú)法進(jìn)行合理的系統(tǒng)控制，因此采用全自動(dòng)恒壓變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，并對(duì)原有控制系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)改造。東泵房的供水泵改用變頻恒壓控制，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)變頻調(diào)速向管網(wǎng)恒壓供水。西泵房的2臺(tái)泵改用變頻恒壓控制，其余2臺(tái)泵使用原來(lái)東泵房的降壓?jiǎn)?dòng)控制柜。這樣，在用水低峰期投運(yùn)1臺(tái)變頻控制器，便可以向管網(wǎng)供水；在用水高峰期，投運(yùn)2臺(tái)變頻控制器，加上2臺(tái)降壓?jiǎn)?dòng)的備用泵，組成多種運(yùn)行方式。實(shí)踐表明：此種方式既考慮了投資的經(jīng)濟(jì)性，又保證了供水的可靠性和運(yùn)行的安全性。

12 自動(dòng)化技術(shù)在生活污水泵房的應(yīng)用

兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司濟(jì)寧三號(hào)煤礦將恒水位變頻技術(shù)和PLC自動(dòng)監(jiān)控裝置應(yīng)用在生活污水處理系統(tǒng)中，對(duì)污水處理過(guò)程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、智能化控制。這個(gè)煤礦的生活污水是由污水池經(jīng)2臺(tái)防腐污水泵排放的。其中一號(hào)泵為15kW、60m?/h的離心式耐酸陶瓷泵，二號(hào)泵為30kW、400m?/h的離心式污水泵，2臺(tái)泵共用1條Φ200mm排水干管。原先由值班人員根據(jù)液位高度變化人工掌握開(kāi)啟一號(hào)或二號(hào)泵。由于生活污水是晝夜不停排放而且流量不斷變化的，值班人員對(duì)水位很難控制，兩臺(tái)泵難以及時(shí)切換。另外，二號(hào)泵由于流量較大，又無(wú)節(jié)能調(diào)速措施，能源浪費(fèi)嚴(yán)重。為此，他們對(duì)生活污水的排放進(jìn)行了技術(shù)改造：對(duì)二號(hào)泵增加變頻調(diào)速裝置，以節(jié)能降耗，減少運(yùn)行費(fèi)用；實(shí)現(xiàn)有水位控制的污水泵站自動(dòng)化，達(dá)到無(wú)人值守的目的。離心式水泵的流量與轉(zhuǎn)速成正比，通過(guò)改變電源頻率、調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到按需要改變流量的目的。

此系統(tǒng)主要是由變頻器、液位傳感器、控制柜、水泵等組成的。工作的時(shí)候只要將污水池水位與給定水位進(jìn)行比較，其差值經(jīng)過(guò)運(yùn)算以后控制變頻器的輸出頻率，并且最終控制水泵的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。擋水池水位增高的時(shí)候，與給定水位進(jìn)行比較以后變頻輸出頻率增高，排水量增大；反之亦然，使系統(tǒng)保持恒水位排水。高低水位計(jì)選用浮球式控制開(kāi)關(guān)，擋水位降低到最低水平的時(shí)候，水泵停機(jī)。此外，變頻器本身的保護(hù)也很完備，對(duì)電動(dòng)機(jī)缺相、堵轉(zhuǎn)、過(guò)流、過(guò)熱、欠壓等保護(hù)靈敏可靠。該自動(dòng)化控制系統(tǒng)還可以與螺旋泵房等設(shè)施配合使用，通過(guò)超聲波濁度儀對(duì)水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，用螺旋泵房等配套設(shè)施將不達(dá)標(biāo)的生活污水排入處理站重新進(jìn)行處理，直至達(dá)標(biāo)以后才向外排放。