煤矿综合自动化讲义Word文档下载推荐.docx
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,全面,详尽地刻画矿山及矿体;
另一个层次是在此基础上再嵌入所有相关信息（画矿山及矿体;
另一个层次是在此基础上再嵌入所有相关信息（即空间位置间接有关的相对变动的信息,如储量,安全,机电,人事,生产,技术,间接有关的相对变动的信息,如储量,安全,机电,人事,生产,技术,营销等）组成一个意义更加广泛的,多维的"
销等）组成一个意义更加广泛的,多维的"
.后一个层次才是真正的"
数字化矿井"
是需要多个学科,高校,真正的"
而"
是需要多个学科,高校,科研院所和煤炭企业的科技人员协同作战,长期奋斗才能实现的.所和煤炭企业的科技人员协同作战,长期奋斗才能实现的.
1.2"
结构层次数字化矿井"
数字化矿井
（1）基础数据层.即数据获取与存储层.数据获取包括利用各种技术手段获取各种形式的数据及其预处理;
数据存储包括各类数据库,数据文件,图形文件库等.该层为后续各层提供部分或全部输入数据.
（2）模型层.即表述层.如空间和矿物属性的三维和二维块状模型,矿区地质模型,采场模型,地理信息系统模型,虚拟现实动化模型等.该层不仅将数据加工为直观,形象的表述形式,而且为优化,模拟与设计提供输入.（3）模拟与优化层.如工艺流程模拟,参数优化,设计与计划方案优化等.
（4）设计层.即计算机辅助设计层.该层为把优化解转化为可执行方案或直接进行方案设计提供手段.（5）执行与控制层.如自动调度,流程参数自动监测与控制,远程操作等.该层是生产方案的执行者.（6）管理层.包括MIS与办公自动化.（7）决策支持层.依据各种信息和以上各层提供的数据加工成果,进行相关分析与预测,为决策者提供各个层次的决策支持.按功能划分,"
包括六大类系统:
数据获取与管理系统,数字开采系统,矿区地理信息系统,选矿数字监控系统,管理系统,决策支持系统.其中数字开采系统是核心系统,也是效率和效益的主要创造者.
1.3国内"
建设构想国内"
国内
1,现状矿石利用率低劳动生产率低机械化程度低规模小安全可靠性低我国矿业还处于机械化的初级阶段,近十多年来,与发达国家先进矿山的差距越来越大.
2,构想
指导思想
抓住机遇有超越发展的思想有创新的思想根据自己的实际,做好规划,多学科多方合作
目标
生产过程控制安全预警科学决策
具体思路
生产过程控制
安全预警
科学决策
二,煤矿信息化
信息化是走新型工业化道路必然选择
十六大的报告明确指出:
实现工业化仍然是我国现代化进程中艰巨的历史性任务实现工业化仍然是我国现代化进程中艰巨的历史性任务.信息化是我国加快实现工业化和现代化的必然选择.信息化是我国加快实现工业化和现代化的必然选择.必然选择坚持以信息化带动工业化,以工业化促进信息化,坚持以信息化带动工业化,以工业化促进信息化,走出带动工业化一条科技含量高,经济效益好,资源消耗低,一条科技含量高,经济效益好,资源消耗低,环境污染少,人力资源优势得到充分发挥的新型工业化路子."
人力资源优势得到充分发挥的新型工业化路子.
1）信息化是提高企业知识生产力的最有效的工具
现代管理之父杜拉克指出:
"
知识生产力将日益成为一个国家,现代管理之父杜拉克指出知识生产力将日益成为一个国家,知识生产力将日益成为一个国家一个产业,一家公司的竞争实力的决定性因素"
一个产业,一家公司的竞争实力的决定性因素"
"
无论什么传统产业,之所以能发展壮大,产业,之所以能发展壮大,就是因为它们围绕知识和信息进行了重组."
采用信息化的手段,围绕着生产过程的信息和知识对生产过程进采用信息化的手段围绕着生产过程的信息和知识对生产过程进行重组,将优秀的生产与操作经验将优秀的生产与操作经验,行重组将优秀的生产与操作经验,专有技术和知识提炼和融合到上述软件系统中去,极大地提高生产力.述软件系统中去,极大地提高生产力.
2）只有通过企业信息化才能实现企业扁平化管理只有通过企业信息化才能实现企业扁平化管理
金字塔型组织
◆管理组织层次
金字塔型组织:
董事会
生产制造过程
扁平化组织结构
总经理
生产班总经理
生产副总生产车间
生产部生产厂
工人扁平化组织结构:
组织结构:
生产指挥中心生产制造过程
2.1煤矿信息化概念
利用先进的网络技术,自动控制技术,通信技术,计算机技术,视频技术,将煤矿业务信息的处理与煤矿生产过程中的自动化过程的控制结合起来综合全面的控制与信息管理系统.它在企业的经营管理层和过程控制层之间,能够建立双向的信息交互,对生产过程进行直接控制.以现有设备为基础,将数据集成技术应用于到各种控制系统和安监系统,井下,通过建立webgis为基础的网络平台,实现皮带运输,工作面,排水系统,供电系统,通风系统,安全监测监控系统,选煤厂监控,信,集,闭系统,核子秤等系统的统一,集中监控,形成一个完整的"
管控一体化"
综合应用系统.
2.2煤矿信息化结构层次
管理,决策系统（MIS）管理,决策系统（MIS）
企业的管理层信息管理企业的辅助决策
安全生产管理系统（MES）安全生产管理系统（MES）
煤矿的生产调度管理层煤矿的作业计划优化矿井生产现场的数据采集矿井生产现场的自动控制
调度管理,数据库,调度管理,数据库,信息处理,信息处理,信息挖信息融合,掘,信息融合,故障诊断,障诊断,专家系统
数据采集与生产监控（PCS）数据采集与生产监控（PCS）
三,煤矿综合自动化3.1煤炭生产过程对自动化的要求
通风安监
排水压力
供电防火其他辅助系统
供压降尘
Controlpanel主控台
is"
controlunit"
本安"
控制装置
Gateendbox顺槽终端开关Gateendbox顺槽终端开关
Suppliedbyend-user用户提供
Sectionswitch采区开关
KE1004127V50Hz127V50Hz
KE1004
PRT刨头运行轨道
Crusher破碎机
Stageloader转载机
Spareunit备用开关
ServerPM4PM4服务器
Amplifier+pullsw.扩音器+拉线开关
Amplifier+pullsw.扩音器+拉线开关AuxiliarypanelPE4022辅助控制盘
Motor-cooling电动机冷却装置
Main机头
Plowtrackmeasuringdevice刨头行程测量装置Limitswitch限位开关
Controlcabin控制室
14
Quadadapter四芯电缆适配器HG6020WatervalveHG6020型水阀6020型水阀
PM4
1045
Synchronization同步器
=providedbyend-user
用户提供
is=intrinsicallysafe本安
Plowtracksprayingsystem刨头轨道喷雾系统
9
6
HG6020WatervalveHG6020型水阀型水阀
232
PLOW刨头
5
2
41
12
3
Synchronization
同步器
Limitswitch限位开关
1
Tail机尾
Plowtrackmeasuringdevice刨头行程测量装置
215m
Chaintensioningdevice
工作面自动化系统工作面自动化系统
工作面系统
通风系统
煤矿通风监控系统示意图
排水系统
供电系统
安全生产监测系统
多套系统共存
电力检测系统1号变电站洗煤厂集控系统2号变电站
井上运输集控系统
地面系统
胶带机集控系统
井下系统
井下环境安全监测系统
排水监测系统
3.2煤矿综合自动化概念
综合自动化系统是应用现代电子技术和自动化技术对矿井生产过程实现全面监控的系统,把采掘生产设备监控系统,皮带运输监控系统,辅助生产设备监控系统等子系统数据进行集中监控,实现生产及辅助生产各运行参数的统计并上传至矿区办公局域网,这样使得煤矿生产和管理更加科学高效.同时将一些主要生产数据和安全情况向上一级管理部门进行汇报,上一级管理部门可以通过这些数据对煤矿进行远程实时监视.出现紧急情况发出告警信号.基于CIMS原理提出CIMAS
CIMAS采用最新"
三层结构"
模式（企业信息化的三层模型:
PCS,MES和MIS）开发,是一套支持多种现场总线环境和常规控制系统（DCS,PLC）环境下的功能涵盖过程控制与监视,现场总线设备管理,远程监控,远程设备诊断维护,先进控制与优化控制,生产计划和生产调度,决策支持等于一体的网络化,多功能的,开放的,可扩充和可裁剪的综合自动化系统
煤矿综合自动化层次架构
计
生产监控调度指挥生活保障管理质量管理物资管理生产保障管理后勤保障经济核算安全生产信息管理生产计划与统计专家决策支持办公自动化
数
算
据
机
生产
数据库信息处理信息挖掘信息融合故障诊断专家系统
安全
考勤与劳资管理决策层
库
网
信息集成层
管
络
网络
理
综合自动化层视频系统
矿山综合自动化平台
系
安全监测供压系统
安全系统井下通风排水系统瓦斯防灭抽放火工作面水处理统锅炉房
生产系统胶带运输人员监测井下降温提升系统选煤厂给水地面系统排矸
供电系统地面井下供电供电
统
3.3煤矿综合自动化内容
煤矿综合自动化系统包括风机在线监测监控（通风安全环境监测）子系统,瓦斯抽放监测（管道瓦斯抽放监测与控制）子系统,火灾预报束管监测（煤层自然发火实时分析）子系统,工业电视监视系统子系统,电力监测子系统,胶带机监测子系统,主副（斜）井提升监测子系统,矿压监测（矿井冲击地压实时分析及专家诊断预测与控制）子系统,矿用自动防尘撒水控制（皮带机头自动喷水降尘）子系统,机车调度子系统,考勤子系统,电话通讯子系统,电视会议子系统,计算机网络子系统等等.综合自动化系统具有将上述各控制子系统无缝集成的能力,系统提供统一的数据接口,每个子系统用一个软件适配器与综合监控平台数据交互.数据接口采用标准的UDP通信接口,系统支持瓦斯监测,视频监控,配电监测,机电设备监控管理等各种子系统的软件适配.系统架构是全开放的,扩展能力很强.每接入一种子系统模块,只需要一个适配程序.系统初建时可根据需求和条件先建最急需的最基本的核心平台,然后分期分批增加各种子系统及不断升级,最后建成最完善的系统.网络拓扑结构
部分子系统
1水泵电控系统水泵电控系统采集参数:
电机电压,电机电流,故障,开停,电机温度,进水压力,出水压力,真空压力,进水水位,开关位置信号等采集方式:
PLC控制或分站式数据采集接入方法:
直接接入或转换规约2瓦斯监测监控系统瓦斯监测监控系统采集参数:
瓦斯浓度,风速,环境温度,负压,水位,设备开停,风门开关,馈电开关,电压,电流,风筒开关,轴温,抽放管温度,抽放管压力,抽放管瓦斯浓度,抽放管流量,故障报警等.采集方式:
采用规约转换或读数据库的方式均可接入方法:
TCP/IP通信3提升机电控系统提升机电控系统采集参数:
安全回路,实时速度,电流曲线,电压,电流,故障,开停,电机温度,PLC状态,开关量,模拟量,钩数,提升容器位置监测.采集方式:
直接接入或转换规约4风机电控系统风机电控系统采集参数:
电机电压,电机电流,故障,开停,电机温度,进水压力,出水压力,真空压力,进水水位,开关位置信号.采集方式:
直接接入或转换规约
5胶带机电控系统胶带机电控系统采集参数:
打滑,堆料,超温,烟雾,纵撕,灭尘,速度,跑偏,煤位,速度,开停,拉绳等采集方式:
直接接入或转换规约6锅炉电控系统锅炉电控系统采集参数:
锅堂温度,锅堂前中后压力（负压）上锅筒温度,上锅筒压力,蒸汽出口流量,蒸汽管路压力,省煤器温度,烟道温度,鼓风机开度,风量开关,引风机吸风量开度,风量开关,供水调节阀阀门开度,水位调节器开关,显示,供煤炉排速度显示,速度调节,现场手自显示,水位报警,水位显示（电接点和差压变送两个显示）,供水阀前,后压力,供水温度,流量,出渣机状态,循环泵状态,鼓风机开停状态,引风开停状态,供水泵开停状态,鼓风机轴温,引风机轴温,风机变频器速度等采集方式:
7生活污水处理站生活污水处理站采集参数:
水池液位,流量,ORP值,溶解氧值,浊度,PH值,温度,COD值,水泵开停,水泵故障,加氯开关,加药开关,电流,电压,压力等采集方式:
直接接入或转换规约8空压机电控空压机电控采集参数:
一级气缸排气温度,二级气缸排气温度,后冷却器排气温度冷却水进水总管水温,空气压缩机组冷却水排水温度空气压缩机传动机构润滑油温度,空气干燥器装置进气温度空气干燥器装置排气温度,加热再生吸附式空气干燥装置加热器温度加热再生吸附式空气干燥装置再生气进气温度加热再生吸附式空气干燥装置再生气排气温度冷冻式空气干燥装置蒸发温度,压缩机空气站供气母管压力一级气缸排气压力,二级气缸排气压力,储气罐气压空气压缩机组冷却水进水（阀后）压力,空气压缩机组传动机构润滑油压力空气干燥装置压差,空气过滤器压差,压缩空气站供气母管流量电压,电流,开停,故障等采集方式:
9110kV变电站和变电站和35kV变电站监控系统变电站和变电站监控系统采集参数:
相电压,线电压,电流,故障,开停,高压开关,,馈电开关,主变温度,功率因数,电度,有功功率,无功功率,视在功率,零序电流,频率,有功电能,无功电能等.采集方式:
变电站控制系统,遵循国家标准电力101规约接入方法:
直接接入或转换规约10选煤厂集控系统选煤厂集控系统采集参数:
煤仓煤位,重量,各种皮带保护,开停状态,故障状态,装车车号,装车时间,车皮数量,装车日期,计量秤瞬时流量,累计流量,日产量,班产量,皮带给煤机开停,故障等采集方式:
直接接入或转换规约接入方法:
直接接入安装在所内的工业交换机.11采煤机,掘进机电控系统采煤机,采煤机采集参数:
开停状态,电量参数（包含机组,工作溜,顺槽皮带的开停,电流,电压,掘进机,顺槽皮带的开停,电流,电压）采集方式:
采煤机,掘进机配套电控系统接入方法:
直接接入或转换规约.12水处理系统水处理系统采集参数:
设备运行状态,流量,水位等采集方式:
煤矿信息化,煤矿综合自动化三者关系
1,从三者概念表述,内容描述及层次结构上看,存在联系:
都是煤矿发展方向2,本质上没有区别,而是从不同角度提出煤炭企业今后发展的方向.本质上没有区别,
三者之间信息化是实质,数字化是表达形式,自动化是基础和目的.所信息化是实质,数字化是表达形式,自动化是基础和目的.信息化是实质有的高产高效的现代化矿井其核心是信息,即各种信息的采集,传输,应用和反馈的闭环过程,随着计算机技术,网络技术的发展,所有的信息都将以数字（化）的方式表现出来,其应用的最终价值将体现在矿井安全生产自动化（管控一体化）上,体现在企业的减人增效,保障安全上.1）信息化是现代化矿井的实质.现代化矿井实质上是依赖对矿井地理,生产,安全,设备,管理和市场等方面的信息进行采集,传输,处理,应用和提升,达到信息增值的目的.其主要内容包括信息的采集（传感器与检测）,信息的传输（通信）,信息的处理（计算机）,信息的应用与集成（自动化）等等.信息是未来煤矿企业的重要战略资源,拥有全面,完整,准确的信息是企业提高生产能力,保证安全,提高管理水平,市场应变能力和竞争能力的重要保障.美国和澳大利亚的煤炭企业走在前列
2）数字化是信息的表达形式,而且是信息最高,最先进的表达形式.由于计算机技术,微电子技术,尤其是网络技术的飞速发展,许多煤矿的地理信息,生产信息,安全信息,设备工况信息从采集（传感器）开始,就实现了数字化,网络化.传感器在采集信息的同时,它可以对信息进行处理,自校正等,不仅使被采集的信息更准确,而且可以在一根总线上挂许多个传感器,使信息传输系统更简便.而被采集的信息不会因传输距离和环境使精度受到影响.由于信息是以数字的形式进行采集,处理,传输和应用,因此,生产,安全,管理,市场等信息可以在一个统一的平台上进行传输和交流,使所有的信息能得到更充分的应用,使所采集到的信息得到更大的增值.3）自动化（管控一体化）则是现代化矿井的重要基础和目的.自动化是指机械设备或生产过程（煤矿包括环境安全）,管理过程（DA,BA）在没有人的直接参与,经过自动检测,信息传输,信息处理,分析判断,操纵控制,实现所要达到的目标.信息化（数字化）的信息绝大部分来自于各种生产,工况,安全的自动检测装置（传感器）,这些是信息化（数字化）的基础.反之,由于实现了信息化（数字化）,可以在地面对矿井的生产设备的工况进行监测和自动控制,可以实时,连续监测各种地理,安全信息,大大减少井下作业的人数,这不仅可以提高效率,而且可以大大提高煤矿的安全水平.实现了管控一体化之后,把生产,安全和管理有机地融合在一起,在管理层可以实时采集到许多生产,安全的信息,也可以得到许多信息的变化趋势,为信息化或"
奠定基础.在此基础上,利用一些先进的控制理论（如人工智能,专家分析等）建立煤矿安全生产所需的决策支持系统,实现矿井安全,生产和效益的多目标优化和全矿井自动化,最终建成无人化矿井.
煤矿综合调度指挥系统和管一控一体化是我国煤矿今后的发展方向
第二部分
PCS系统即基层自动化系统,主要包括以下几种控制系统:
1,DCS2,PLC3,PAC4,SCADA,RTU5,PC-based控制器,IPC……
一,DCS1,基本概念:
分散控制系统（DistributedControlSystem）,采用功能
分级,软硬件分布配置,监控管理功能集中于中央站和有相当操作级别的终端,实时性强的控制和调节功能由分站完成,中央站停止工作不影响分站功能和设备运转,对于局部网络通信控制也不应因此而中断.由HONEYWELL公司在1975年首先推出的系统.即:
TDC2000,它只有模拟量控制.目前生产DCS的厂家:
（1）国外:
HONEYWELL公司-ExpersionPKS;
ABB-IndustrialIT;
Simenz-PCS7;
日本横河的YEPARKMARKⅡ等等.
（2）国内:
浙大中控,和利时等.
2,发展历程
（1）第一个阶段20世纪50年代前后,过程控制开始发展.这一阶段主要采用了基地式仪表和部分单元组合仪表,多数为气动式仪表.控制系统结构简单,控制参数少.
（2）第二个阶段20世纪60年代,电子技术的发展,为自动化技术工具的完善提供了条件,开始大量采用单元组合仪表,组装仪表也已使用,能够满足比较复杂的模拟和逻辑控制规律相结合的控制系统需要.计算机开始用在工业生产中,比较复杂的控制算法如串级控制,比值控制和均匀控制等开始使用.
（3）第三个阶段70年代以后,微型
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