金凤矿自动化配套技术协议 MARCO终板.docx

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金凤矿自动化配套技术协议MARCO终板

神华宁煤集团金凤煤矿综采工作面集成控制系统技术协议

神华宁夏煤业集团有限公司机电管理部

神华宁夏煤业集团有限公司金凤煤矿

MARCO（北京）自动控制系统开发有限公司

二O一二年十月十日

神华宁煤集团机电管理部设备管理中心（简称甲方）、德国玛珂公司（MARCOSYSTEMANALYSEUNDENTWICKLUNGGMBH）（简称乙方）就神华宁煤集团金凤煤矿综采工作面集成控制系统达成如下技术协议。

神华宁煤集团金凤煤矿综采工作面集成控制系统集成控制工作面液压支架，采煤机，三机，皮带运输机，泵站，组合开关等设备、工作面集成控制系统的数据上传、地面显示。

金凤矿薄煤层工作面自动化集成控制包含七个部分：

采煤机控制系统、三机控制系统、泵站控制系统、视频系统、人员定位系统、数据上传、液压支架控制系统。

一、工作面集控系统硬件组成：

1、集成控制系统主要组成为五台显示控制主机及两台数据交换机：

1）1台液压支架显示控制主机

2）2台井下数据交换机

3）2台集成控制主机

4）2台工作面视频显示控制主机

2、在就地控制系统上包含辅助控制器：

1）2台辅助控制器

控制主机之间连成环网，在其中一个主机出现问题的情况下，可以通过另外一个主机进行显示和集成控制

3、组态软件：

工作面自动化集成控制软件，包括动画显示画面，三维显示画面；工作面自动化集成软件由德国MARCO公司制作，并由德国MARCO公司负责技术支持及现场调试，软件部分终身免费升级。

二、采煤机集成控制

1、设备组成：

1）控制采煤机的集控主机

2）采煤机自身控制器

2、系统功能：

1）采煤机的数据包含采煤机每个电机的电流，采煤机的行走速度和方向，采煤机位置，油温，摇臂的高度，由采煤机控制器将数据传给集成控制主机并在集控主机上显示，集控主机对采煤机运行状态进行远程监控。

2）对于采煤机的启停控制通过集控主机向采煤机控制器发送启动、停止指令，当采煤机控制器收到控制指令后作出相应的动作，采煤机控制器会与开关进行数据通讯，并由采煤机控制器向控制采煤机的开关下合闸、分闸指令。

3）在支架电液控主机上设置跟机自动化，在该主机上开启自动跟机功能，液压支架根据采煤机的位置（红外线煤机检测系统）自动的进行支架推溜、自动移架，跟机自动喷雾等功能。

4）实现自动割三角煤：

整个工作面在程序内分别定义为端头区、三角煤区、中部区（区域范围是可调的）；按照区域的不同设置支架跟机动作的不同。

5）采煤机控制器包含采煤机记忆割煤功能以及人工干预记录功能，当集控主机给采煤机控制器下达记忆割煤功能开启的指令后，采煤机控制器开启记忆割煤功能，第一刀为采煤机的示范刀，之后将按照示范刀的行进方式进行记忆割煤。

在生产过程中若遇到某些特殊情况时，需要人为调整煤机状态，则集控主机将保存之前的行进方式，同时记录下人工干预后采煤机的行进方式，供选择采煤机行进线路及状态。

同时可通过键盘控制集控主机进而对采煤机进行调整，如摇臂高度、行进速度的等参数。

6）根据支架视频系统以及安装在采煤机上的视频摄像头，通过集控上位机发出调整采煤机摇臂高度、采煤机运行速度及方向等命令，采煤机自身控制系统依据上述命令对采煤机进行控制，从而避免采煤机在自动割煤过程中割顶以及可能出现的采煤机和支架干涉。

7）运输机的载荷信号（电流信号）传输到集控主机内，集控主机根据运输机的当前功率发出调整采煤机的行走速度的信号，从而达到割煤的最大功效，同时当采煤机超过额定功率（额定电流）的150%后，系统将自动停止采煤机工作，以保护采煤机机械部分。

8）在工作面机头、机尾各安装一台辅助控制器，用于辅助控制采煤机及运输机。

辅助控制器控制功能包括开启、停止采煤机，调整采煤机运行速度及方向，调整采煤机摇臂高度，同时包括启动、停止运输机。

三、工作面三机、顺槽皮带、及华宁沿线闭锁集成控制

1、设备组成

1）集成控制主机

2）华宁控制器

3）天地奔牛三机监控主站

2、系统功能

1）MARCO公司集控系统通过与华宁控制器的通讯，实现三机、顺槽皮带的远程启停，并监测三机和顺槽皮带的运行状态、沿线闭锁、皮带保护及故障信息，同时通过与组合开关通讯，MARCO集控主机能够监测组合开关中的电流、功率数据，并由MARCO集控主机进行集成显示。

2）三机数据监控箱通过MARCO公司交换机将三机工作数据传送给集控主机，在设备列车集控台实现对三机实时远程监测，通讯协议为modbusRTU，由天地奔牛提供标准485接口，相关数据包含设备的运行状态、油温、油压、油位等数据表格中所包含的所有信息，上述信息将在三机显示界面中显示。

3）在集控主机上实现对工作面刮板输送机、转载机、破碎机、顺槽皮带集中自动化控制。

控制功能有三类：

全自动化模式，单机模式，维修模式。

全自动化模式:

A、一键顺序启停机功能,启动顺序如下：

语音报警->顺槽皮带->破碎机->转载机->刮板机->采煤机；B、停机顺序如下：

采煤机->刮板机->转载机->破碎机->顺槽皮带

单机模式：

在联锁的情况下由MARCO集控主机对刮板机、转载机、破碎机、顺槽皮带进行直接控制

维修模式：

在联锁解除的情况下由MARCO集控主机直接控制三机、顺槽皮带，通过语音系统对三机、顺槽皮带进行闭锁。

4）在工作面集控系统出现故障时，三机、胶带机集控分机系统不受自动化系统制约，可以单独开车，确保生产不受影响。

5）集控主机键盘设置急停键，当出现紧急情况时，按下急停键后能立刻停止采煤机、三机工作，以防止危险事故发生。

四、负荷中心集控系统

1、设备组成

1）负荷中心

2）集中主机

2、系统功能

1）MARCO公司集控主机通过485信号与联力公司负荷中心通讯，联力公司将开关箱的电流、电压、功率、故障状态等数据表格中所包含的所有数据传送给MARCO公司井下交换机，之后由MARCO集控主机集成显示。

MARCO公司集控主机不直接控制联力负荷中心，而是通过华宁控制器控制。

四、乳化液泵站集控系统

1、设备组成

1）集控主机

2）泵站控制分机

2、系统功能

1）由北京天玛公司负责收集泵站数据及泵站自动控制，天玛公司为MARCO公司提供泵站监控的PLC接口，数据通过以太网（TCP/IP）传输，RJ45接口。

控制内容包括：

单泵启动、单泵停止、泵站系统一键自动启动、泵站系统一键自动停止。

由MARCO公司对泵站进行集成自动控制。

2）所有泵站的数据经过交换机通讯，并在MARCO集控主机上显示，显示数据包括：

泵站温度、压力、流量、液位、乳化液浓度等天玛公司传感器采集后所提供的所有数据，实现对乳化液泵站的远程监测。

3）MARCO集控系统中包含有两种泵站控制方式，一是单独启动任意一台泵站，二是自动化启动泵站系统，具体根据实际使用情况及工作面需求，由天玛泵站控制器进行逻辑分析、选择，MARCO公司只负责向天玛泵站控制器发送自动启动、自动停止信号。

五、工作面视频系统

1、设备组成

1）支架摄像头：

每4部支架（45°方向）安装一个摄像头。

2）采煤机摄像头：

在采煤机机身上安装2个摄像头，主要观察左右滚筒

3）视频监控主机：

2台

2、系统功能

1）工作面支架及机头尾、转载点视频信号从工作面端头通过以太网光纤传输至设备列车上的MARCO交换机内，再通过尾纤将视频信号从交换机传至视频显示主机，信号传输采用TCP/IP协议，以太网通信速率：

100Mbps，天玛公司负责提供所有摄像头的网络地址，视频传输格式：

D1及以上，视频分辨率：

704×576，集控台内将安放两台22英寸视频画面显示主机，一台为主视频，一台备用，视频监视软件由MARCO公司负责编程、调试，画面切换及跟机自动切换功能的选择及开启通过跟机自动切换视频主机键盘控制。

2）根据采煤机的位置，视频主机可以自动切换在视频监控主机上的视频显示，从而做到跟机自动切换。

视频监视器分为9格显示，4格为主，为跟随采煤机自动切换，工作面端头、端尾、转载、胶带机头各1格，采煤机视频2格，支架随采煤机2格，剩余供视频监视员任意切换。

采煤机摄像头采集的采煤机视频信号同时接入视频显示主机内，与支架视频画面集成显示。

3）工作面视频通过矿井网络上传到地面，通过客户端软件或IE浏览器实现对网络摄像头访问，从而实现工作面视频在地面实时监测和显示。

3、视频摄像头技术参数

支架、机头尾、转载点、集控台内视频摄像头及视频交换机由北京天玛公司提供，技术参数为：

（1）主要用于视频摄像，采集工作面支架、机头尾、转载点、集控台内或顺槽视频信息，压缩编码，并打包成IP报文的形式发布到以太网上，供显示器解码显示；

（2）摄像仪为本质安全型、网络摄像仪。

（3）摄像仪传输接口采用以太网电口传输，传输速率：

100Mbps，通信协议：

TCP/IP。

（4）摄像仪具有红外补光功能。

（5）摄像仪通过光纤接到综合接入器，通过接入器供电及进行视频信息的传输。

（6）摄像仪须将视频信息进行压缩编码，视频压缩格式：

D1。

（7）工作电压：

12VDC；

（8）工作电流：

不大于500mA；

（9）防爆类型：

本质安全型；

（10）防护等级：

IP67；

（11）照度：

0.01Lux；

（12）有效照射距离：

0~20m；

（13）集控台内的摄像头安装在集控台顶端右侧，为彩色摄像头。

六、人员定位系统

1、设备组成

1）集控主机

2）人员监测读卡器KJ150A-F

3）人员卡（帽卡）KJ150A-K

2、系统描述

1）安装在采煤机上的人员监测读卡器KJ150A-F将数据经过电缆及光电转换模块传输到集控交换机，再由集控交换机通过光纤传给井下集控主机，从而可以通过井下集控主机远程监测工作面中人员信息。

2）集控上位机通过人员监测读卡器发来的数据，在工作面中设置安全区域。

人员监测读卡器KJ150A-F安装在采煤机上，读卡器按需求定制为：

无线信号发射为定向单向方式。

采煤机每个方向安装2台（一备一用），共计4台，读卡器对人员卡的有效监测范围为：

8-15米，最大监测范围为：

20米，现设定此范围为工作面安全范围。

3）进入综采工作面的人员需配戴定制的人员卡KJ150A-K，该卡佩戴方式必须是帽卡，卡装在安全帽上。

当井下员工在采煤机自动运行及跟机自动化开启时进入到在工作面安全区域范围内后，集控系统自动停止支架跟机自动化动作，同时停止采煤机，以保护在安全区内的人员的安全。

七、支架电液控制系统

1、设备组成

主阀，支架控制器，双路电源，压力传感器，行程传感器，红外线接收器/发射器，液压支架控制上位机，能够完全满足与神宁集团公司现用国产09/21型支架的配套。

2、电控系统主要功能

电液控制系统要充分发挥计算机网络控制技术的优势，赋予系统丰富的功能。

操作要方便、灵活、协调、安全，应用程序修改时简单易行，控制参数项目完善周密、调整简便，系统的控制功能适应工作面条件和生产工艺要求、且能完美配合。

1）单个支架动作的非自动控制

在任意一个支架上操作，可选本架相隔的左边或右边的某一个单架、进行单架单动作手动操作，要求范围可选。

软件系统具备设定本架为被控架，特殊情况下经协议可开启此功能。

重要的常用的单动作和联合动作，在面板上定义专用快捷键；

不常用的动作的操作项目归入菜单中；

本架推溜功能采用启动、停止、超时复位模式。

2）单个支架动作的降柱—移架—升柱（含辅助功能）自动顺序联动

控制器系统的程序具备实现单个支架自动顺序控制功能：

降柱—移架—升柱（抬底、侧互帮、平衡协调等）；

每个单动作的进程、衔接、协调均以设置的参数或传感器实时检测数据为依据。

3）成组自动控制

控制器系统的程序具备实现成组自动控制功能：

自动降—移—升（抬底、侧护帮、平衡协调等）；

推溜、拉溜

单架支架的“降、移、升”循环时间小于10S。

4架一个循环的推进时间约15秒。

具备以工作面的任何一个支架为操作架，向左或向右连续相邻的若干个支架为一组、执行支架的某一单动作或联合动作。

4）以采煤机位置为依据的支架自动跟机控制

系统根据采煤机位置的信息自动发出命令、控制相应的支架控制器完成自动跟机运行。

跟机降柱、抬底、移架、升柱、调平衡、护帮板、推溜等辅助功能；

根据工作面的作业规程，确定采煤机运行到某一位置时哪些支架应相应地执行什么动作，这些操作要求被编成程序存入系统中，支架正常动作过程完全自动地进行。

5）支柱在工作中发生卸载时的自动补压功能

支柱在支撑中如因某种原因发生压力降落，当压力降至某一设定值时，系统会自动执行升柱，补压到规定压力，并可执行多次，保证支护质量。

6）闭锁、紧急停止功能

系统要具备闭锁、急停功能：

工作面某处支架动作时可操作支架控制器上的闭锁键将本支架闭锁，同时在软件作用下还将左右邻架也闭锁，解锁操作后可恢复。

当工作面发生可能危及安全生产的紧急情况，按压任意一个支架控制器上的紧急停止按键，全工作面支架自动动作立即停止并在急停解除前自动控制功能被禁止。

7）信息功能

控制器系统应具备以下几类信息功能：

支架动作的警示声光信号、控制过程和状态信息、支架工况信息、设置的控制参数信息、故障和错误信息、在线诊断及一些系统本身的状态信息。

3、液控功能

12功能的主阀为不锈钢材质，整体式，阀芯采用插装式。

Hydraulicfunction液压功能

Electricalvalvenumber驱动器控制口

Hydraulicvalvenumber先导阀液压控制口

控制对象

使用阀组单元

备注

立柱升

VEN0

EV1

立柱

阀体左起1单元

2功能2出口，2*DN20

立柱降

VEN1

EV2

推溜

VEN2

EV3

推移千斤顶

阀体左起2单元

2功能2出口，2*DN20

拉架

VEN3

EV4

平衡伸

VEN4

EV5

平衡千斤顶

阀体左起3单元

2功能2出口，2*DN10

平衡收

VEN5

EV6

侧护板伸

VEN6

EV7

侧推千斤顶

阀体左起4单元

2功能2出口，2*DN10

侧护板收

VEN7

EV8

抬底座千斤顶伸

VEN8

EV9

抬底千斤顶

阀体左起5单元

1功能1出口，1*DN10

顶梁喷雾

VEN9

EV10

喷雾

1功能1出口，1*DN10

底调千斤伸

VEN10

EV11

底调千斤

阀体左起6单元

1功能1出口，1*DN10

底调千斤收

VEN11

EV12

1功能1出口，1*DN10

4、电液控制系统技术要求

1）控制器为非主-从机型，显示立柱压力，推移行程，采煤机位置，行驶方向，当工作面控制系统与顺槽控制中心断开后，仍能完成各种操作功能和操作模式设置，具备邻架、远程、成组等自动控制功能。

2）系统具备自动补压功能，声光报警，具备与采煤机配合进行双向、单向、部分截深自动割煤功能

3）在液压支架电液控制上位机上显示所有支架立柱压力，推移行程，控制模式，所有控制器的急停状态，通信状态，显示工作面的推进度，包括当班和累计进度。

4）上位机提供三种工作模式，全自动（跟机自动化），半自动（工作面成组动作），单动作。

上位机能实现推溜、移架、斜切、空刀跟机自动化。

对任意支架进行推溜，降架，拉架，升架，以及其他功能动作。

上位机实现通讯系统检测、系统故障位置判断、报警显示、程序在线升级、参数在线修改和传输等功能。

5）每一支架内的单元系统以一台支架控制器pm32/sg/ag为核心，包括作为控制器外围设备的三个传感器:

行程传感器sns/rs/au800a，压力传感器sns/dmd/aud600，红外线接收器pm32/wm/r和一套电液主控阀组pm3/val/mbh12/4-8a。

压力传感器测量立柱下腔液压力，行程传感器测量行程，红外线接收器检测采煤机上红外线发射器信号、确定采煤机运行位置和方向。

6）综采工作面上每12个控制器为一个组，通过一个电源箱ntz/d/2xc1,5分两路供电，每路为6个控制器供电，组与组之间需接入一个隔离耦合器pm3/pa/11/a。

7）所有支架控制器通过干线电缆conm/4c..互联成网络。

干线电缆从端头架控制器开始顺序将全部支架控制器联接起来（在组分界点通过隔离耦合器进行连接）。

每个支架控制器都有地址编号，工作面控制器地址编号为顺序连续。

干线电缆conm/4c..为4芯电缆，其中3芯为贯通的公共芯线：

1号芯线为电源12V，2号芯线为所有控制器间公共通信总线TBUS，3号芯线为邻架间通信线Bidi，4号芯线为电源0V，为通信信号公共零电位点。

8）系统中要配套网络终端器pm3/ack/a，保证系统运行正常。

9）系统显示界面、各项显示菜单、参数表等全部为中文显示。

10）电液控制系统设有声光报警、急停、闭锁及故障自诊断显示功能，并能方便地进行人工手动操作，能够在线进行参数调整设定及程序的自动更新装载。

11）具备实现邻架、远程、成组等手动和自动功能，具备自动补压功能PSA

12）电液控制系统依据安装在采煤机上红外线位置检测系统，具备实现以采煤机位置为依据的液压支架自动跟机控制（跟机自动降移升，自动推溜等）

13）系统架间电缆、传感器电缆、直流电源电缆等均需为钢丝编织橡胶护套连接器形式。

14）系统工作面电控部分的防爆型式除电源箱为隔爆兼本质安全型外，其他要全为本质安全型。

隔爆兼本质安全型，供电电压为AC90-250V50-60Hz。

15）电液控制系统要适应煤矿井下恶劣环境，具备防水、防尘、防冲击、防震动、抗电磁干扰等能力，系统设备和部件防护等级IP68，工作温度范围：

-20—+60°C。

16）电液控系统所有产品均需有制造单位出厂合格证，有中国政府煤安认证机构相关证书、有符合中国政府煤安认证机构要求的MA（煤安）标识。

17）对立柱的工作压力、推移油缸的行程、煤机的位置、方向等进行监测和数据传输。

能将数据传输至地面控制中心并显示。

18）电气元件寿命担保：

循环次数不低于30000次。

液压元件寿命担保：

循环次数不低于30000次

5、电液控制系统电气元件及技术参数

1）电液换向阀组

生产厂家：

德国marco

型号：

　　　　pm3/val/mbh12/4-8a

型式：

12功能12出口电液先导主控阀4DN20+8DN12

数量：

1组/架

功能数量：

12

电磁阀数量：

6个三位四通电磁先导阀

主进液通径：

DN25

主回液通径：

DN25

公称压力：

31.5Mpa

公称流量：

DN20阀芯－400L/min（7MPa压力损失）

DN12阀芯－125L/min（7MPa压力损失）

环境温度：

-20—+60°C

工作电压：

DC12V

工作电流：

90mA

材质：

不锈钢

2）控制器

在综采工作面上，支架控制器的应用程序装载、删除要简单、方便。

控制器要有足够的各种类型的输入口、输出口及通信口，插头座的型式要统一为4芯，1号芯为电源12V，4号芯为0V或接地，2号芯线为TBUS,3号芯线位BiDi。

生产厂家：

德国marco

型号：

　　　　pm32/sg/ag

数量：

1件/架

功能数量：

　控制功能16

显示语言：

　　中文

电源电压：

12VDC

防爆类型：

本安型

防护等级：

　　IP68

环境温度：

-20—+60°C

接口形式：

　4芯电缆插座

接口数量：

　　12个

3）驱动器

电磁线圈驱动器驱动电液先导阀的电磁线圈的动作

生产厂家:

德国marco

型号：

　　　　mcv/8/k

数量：

1件/架

接口形式:

　　吕贝克圆形插头

接口数量:

　　6个

驱动能力:

　　12个

输入电压:

　　12VDC

输出电压：

不低于11VDC

防爆类型:

　　　本安型

环境温度：

-20—+60°C

4）压力传感器

生产厂家：

德国marco

型号：

　　　sns/dmd/aud600a

数量：

1件/架

工作电压：

12VDC

量程：

0-60Mpa

输出信号：

0.78-4.94VDC

精度等级：

0.5%

冲击压力：

　　　150MPa

防爆类型：

本安型

环境温度：

-20—+60°C

接口：

DN10

5）电缆

生产厂家：

德国marco

型号：

　　　　conm/4c型

结构：

4芯

6）电源系统

双重过流、过压保护，过流保护采用快速截止式、自恢复功能

生产厂家：

　　德国marco

型号：

　　　　ntz/d/2×c1.5

输入电压：

　90～250VAC

输出电压：

　12VDC

输出电流：

　1.5A×2路

供电能力：

2×6台支架

防爆类型：

隔爆兼本安型

环境温度：

-20—+60°C

7）隔离耦合器

生产厂家：

　　德国marco

型号：

　　　pm3/pa/11/a

数量：

1件/6架

工作电压：

　　12VDC

防爆类型：

本安型

环境温度：

-20—+60°C

8）网络终端器

生产厂家：

　　德国marco

型号：

　　　　pm3/ack/a

数量：

2件/工作面

工作电压：

　　12VDC

防爆类型：

本安型

环境温度：

-20—+60°C

9）红外线接收器

生产厂家：

德国marco

型号：

　　　pm32/wm/r

数量：

1件/架

工作电压：

12VDC

输出信号：

0.5-4.5V

接收范围：

　　水平正负30度，垂直正负35度，接收距离为0~5米

防爆类型：

本安型

环境温度：

-20—+60°C

10）红外线发射器

生产厂家：

　　　德国marco

型号：

　　　　pm32/wm/b

数量：

1个/工作面

工作电压：

　　　12VDC

工作电流：

10mA

发射范围：

锥形25度，发射距离为0~5米

防爆类型：

本安型

环境温度：

-20—+60°C

11）行程传感器

生产厂家：

德国marco

型号：

　　　sns/rs/au800a

数量：

1件/架

工作电压：

12VDC

量程：

0-800mm

输出信号：

0.5-4.5V

防爆类型：

本安型

环境温度：

-20—+60°C

12）信号驱动器

生产厂家：

德国marco

型号：

conm/adp/cla/a

数量：

1个/套

防爆类型：

本安型

工作电压：

12VDC

电流：

10mA

环境温度：

-20—+60°C

13）井下主机

生产厂家：

　　德国marco

型号：

　　　　pm32/ze/utz/ac

防爆类型：

隔爆兼本安型

接口可根据通信对方的标准协议更改配置，灵活适配。

电源127VAC

外壳防护等级IP65

14）数据上传

生产厂家德国marco

型号pm32/ze/dxa2

15）高压过滤站

生产厂家：

　德国marco

型号：

　　　　pm3/val/fist/200a

防爆类型：

本安型

数量：

1组/工作面

进液（单）：

DN50（可根用户的需要调整）

回液（单）：

DN50（可根用户的需要调整）

公称压力：

31.5Mpa

公称流量：

1000L/MIN

材质：

不锈钢

过滤精度：

25μm

八、数据上传

1、设备组成

1）交换机

2）地面显示系统

2、系统功能

1）综采工作面