主井装载自动化远程集控系统及集控方法与流程

1.本发明涉及一种矿井自动化控制系统，具体的说，是涉及一种主井装载自动化远程集控系统及控制方法。


背景技术：

2.主井装载系统共配置多名装载司机，操作区域分散，地面、井下设备较多，现场操作定重装载及提升信号的发送，操作程序复杂，且工作效率低，容易造成误操作，存在严重的安全隐患。


技术实现要素：

3.针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种实现地面远程集中控制，优化了人员配置，提高工作效率，确保主提升系统的安全运行的主井装载自动化远程集控系统和控制方法。
4.本发明所采取的技术方案是：
5.一种主井装载自动化远程集控系统，
6.包括：主井装载硐室、主井车房压监控系统和集中控制室；
7.主井装载硐室、主井车房压监控系统和集中控制室通过光纤组网进行数据交换，实现设备状态信息的采集和控制；
8.集控室硬件由网路交换机，光纤收发器、工业计算机组成；
9.装载硐室控制系统包括三菱fx2n
‑
64mr可编程控制器和西门子s7
‑
200可编程控制器及矿用隔爆真空磁力启动器；
10.主井车房压监控系统包括：网络交换机、光纤收发器和工业计算机；
11.装载硐室设置控制台，通过“远近控”开关选择装载系统工作方式。
12.优选的，可编程控制器包括：三菱fx2n
‑
64mr可编程控制器和s7
‑
200可编程控制器；
13.三菱fx2n
‑
64mr可编程控制器负责给煤机、皮带机、翻版、扇形门，主提升信号的逻辑控制；
14.s7
‑
200可编程控制器负责装载煤流称重检测与控制，给fx2n
‑
64mr提供仓位信号。
15.优选的，当选择为远控模式时，集控上位机才能进行数据写入，发出控制指令；
16.选择为近控模式时，闭锁集控上位机所有指令下达，上位机只具备数据监视功能，可显示设备的工作状态信息。
17.优选的，设备检修时选择近控模式，检修结束后转换远控模式试车；
18.远近控控制通过机械开关的转换实现闭锁。确保控制系统只接受单一指令，不存在接受多终端控制现象，保证系统安全可靠。
19.称重系统上位机选用研发610l工业计算机；32位windows xp操作系统，安装天工组态软件5.1版本；
20.优选的，称重系统上位机记录装载的单次提升重量，利用报表功能统计当班、当日、月度提升量；
21.上位机通过opc服务器与装载控制系统终端进行数据交换，实时显示装载系统各台设备的工作状态及故障信息；
22.通过人机界面，写入称重系统的各种参数；
23.装载近控与地面远程集控为完全独立、互为闭锁的双向控制模式，装载操作台进行远近控切换。
24.集控室安装的拼接屏显示器，通过各个关键部位安装的高清摄像头还原现场情况，拼接屏采用网络矩阵技术方案设计安装，配置安装高清视频录像机，保存一个月内刻录的视频数据；方便人员调阅。
25.远近控制装置同时实现装载手动/自动、信号手动/自动、急停闭锁、保护报警功能。
26.优选的，包括翻板故障自诊断系统；翻板故障自诊断系统工作步骤如下：
27.执行翻板开一次动作的运行时间均为2秒；根据循环时间设定报警标签；
28.通过报警标签诊断出具体故障位置；
29.plc发出翻板“开”命令，翻板运行；
30.翻板到位后，位置传感器反馈给plc“翻板到位”信号，plc根据反馈的“翻板到位”信号执行下一道工序，这个循环的时间为2秒；
31.plc发出翻板“开”命令，2秒后没有收到“翻板到位”信号，plc通过逻辑运算，输出报警指令，下一道工序停止运行；
32.forcecontrol v6.1上位机根据plc输出的报警指令解析出“翻板故障”信息，并显示在监视器画面上的报警表中。
33.翻板开/关的运行时间均为2秒，在翻板的开/关命令下达后，2秒后就应该收到开/关的到位反馈信号，如果超过3秒还没接收到反馈信号系统就认为翻板发生故障，并在监视画面上弹出“翻板故障”信息。
34.一种主井装载自动化远程集控方法，
35.集控室上位机采用力控forcecontrol v6.1进行组态，通过虚拟串口协议与fx2n
‑
64mr和s7
‑
200建立连接，进行数据交换；
36.forcecontrol v6.1自带opc server数据库，通过tcpip协议与主井车房称重上位机建立通讯连接；
37.集控室上位机通过串口服务器，读取fx2n
‑
64mr和s7
‑
200两个plc内部寄存器数据，并通过组态软件显示在混合井装载监控系统画面上，组态软件根据读取数据的变化情况，显示各台设备的状态信息；
38.plc通过传感器采集终端数据，采集的数据保存在内部寄存器中，和控制指令进行逻辑比较运算，控制设备运行。
39.为了保证安全可靠，每发出一个控制指令，必须要有反馈信息，然后才能进行下一个程序控制。
40.优选的，forcecontrol v6.1组态软件通过串口服务器和plc进行连接，读取/写入plc寄存器中数据，读取的数据存储在opcserver数据库中，通过属性设置，可以记录和保
存；
41.系统通过脚本程序的编写，可以进行数据的分析与控制，并保留在历史数据库中；
42.plc具备数据存储与处理功能，传感器采集的模拟量数据通过数据类型转换后送入内部寄存器，进行“加、减、乘、除”获得需要的数据然后再送入指定的内部寄存器保存，上位机通过modbus rtu协议读取内部寄存器中数据。
43.forcecontrol v6.1组态软件中脚本程序也可实现数据的类型转换和计算，通过脚本程序的编写，定义数据标签变量的属性变化，实现逻辑控制；
44.称重系统上位机记录装载的单次提升重量，利用报表功能统计当班、当日、月度提升量；
45.上位机通过opc服务器与装载控制系统终端进行数据交换，实时显示装载系统各台设备的工作状态及故障信息；
46.通过人机界面，写入称重系统的各种参数；
47.装载近控与地面远程集控为完全独立、互为闭锁的双向控制模式，装载操作台进行远近控切换。
48.集控室安装的拼接屏显示器，通过各个关键部位安装的高清摄像头还原现场情况，拼接屏采用网络矩阵技术方案设计安装，配置安装高清视频录像机，保存一个月内刻录的视频数据；方便人员调阅。
49.远近控制装置同时实现装载手动/自动、信号手动/自动、急停闭锁、保护报警功能。
50.地面远程集控上位机画面设计美观、操作方便，动态运行图形象、逼真。
51.设备自诊断功能是为了保证过程控制的安全性而设置的保护程序，forcecontrol v6.1组态软件数据库标签变量可以定义各种报警信息和报警属性，标签变量根据读取的数据信息在报警对话框中弹出报警信息。人员可以参照报警信息快速的处理设备故障。
52.本发明相对现有技术的有益效果：
53.本发明主井装载自动化远程集控系统，实现地面远程集中控制，优化了人员配置，提高工作效率，确保主提升系统的安全运行。
54.本发明主井装载自动化远程集控系统，不仅实现了设备运行可视，设备状态可控，采用当前较为流行的力控组态软件通过工业以太网对受控设备进行组态，完成了数据采集、数据存储、数据分析、指令控制等逻辑功能，通过强大的数据处理功能，还可对设备进行自诊断，为主提升系统预防性检修提供了保障。
55.本发明主井装载自动化远程集控系统，解决了设备更新周期跨度大、投入资金高、兼容性差等一系列难题；对矿井的生产方式将产生深远影响；资金投入少，实现效益最大化。
附图说明
56.图1是主井装载自动化远程集控系统的通讯网络图；
57.图2是主井装载自动化远程集控系统的状态流程图。
具体实施方式
58.以下参照附图及实施例对本发明进行详细的说明：
59.附图1和2可知，一种主井装载自动化远程集控系统，
60.包括：主井装载硐室、主井车房压监控系统和集中控制室；
61.主井装载硐室、主井车房压监控系统和集中控制室通过光纤组网进行数据交换，实现设备状态信息的采集和控制；
62.集控室硬件由网路交换机，光纤收发器、工业计算机组成；
63.装载硐室控制系统包括三菱fx2n
‑
64mr可编程控制器和西门子s7
‑
200可编程控制器及矿用隔爆真空磁力启动器；
64.主井车房压监控系统包括：网络交换机、光纤收发器和工业计算机；
65.装载硐室设置控制台，通过“远近控”开关选择装载系统工作方式。
66.优选的，可编程控制器包括：三菱fx2n
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64mr可编程控制器和s7
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200可编程控制器；
67.三菱fx2n
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64mr可编程控制器负责给煤机、皮带机、翻版、扇形门，主提升信号的逻辑控制；
68.s7
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200可编程控制器负责装载煤流称重检测与控制，给fx2n
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64mr提供仓位信号。
69.当选择为远控模式时，集控上位机才能进行数据写入，发出控制指令；
70.选择为近控模式时，闭锁集控上位机所有指令下达，上位机只具备数据监视功能，可显示设备的工作状态信息。
71.设备检修时选择近控模式，检修结束后转换远控模式试车；
72.远近控控制通过机械开关的转换实现闭锁。确保控制系统只接受单一指令，不存在接受多终端控制现象，保证系统安全可靠。
73.称重系统上位机选用研发610l工业计算机；32位windows xp操作系统，安装天工组态软件5.1版本；
74.称重系统上位机记录装载的单次提升重量，利用报表功能统计当班、当日、月度提升量；
75.上位机通过opc服务器与装载控制系统终端进行数据交换，实时显示装载系统各台设备的工作状态及故障信息；
76.通过人机界面，写入称重系统的各种参数；
77.装载近控与地面远程集控为完全独立、互为闭锁的双向控制模式，装载操作台进行远近控切换。
78.集控室安装的拼接屏显示器，通过各个关键部位安装的高清摄像头还原现场情况，拼接屏采用网络矩阵技术方案设计安装，配置安装高清视频录像机，保存一个月内刻录的视频数据；方便人员调阅。
79.远近控制装置同时实现装载手动/自动、信号手动/自动、急停闭锁、保护报警功能。
80.包括翻板故障自诊断系统；翻板故障自诊断系统工作步骤如下：
81.执行翻板开一次动作的运行时间均为2秒；根据循环时间设定报警标签；
82.通过报警标签诊断出具体故障位置；
83.plc发出翻板“开”命令，翻板运行；
84.翻板到位后，位置传感器反馈给plc“翻板到位”信号，plc根据反馈的“翻板到位”信号执行下一道工序，这个循环的时间为2秒；
85.plc发出翻板“开”命令，2秒后没有收到“翻板到位”信号，plc通过逻辑运算，输出报警指令，下一道工序停止运行；
86.forcecontrol v6.1上位机根据plc输出的报警指令解析出“翻板故障”信息，并显示在监视器画面上的报警表中。
87.翻板开/关的运行时间均为2秒，在翻板的开/关命令下达后，2秒后就应该收到开/关的到位反馈信号，如果超过3秒还没接收到反馈信号系统就认为翻板发生故障，并在监视画面上弹出“翻板故障”信息。
88.一种主井装载自动化远程集控方法，
89.集控室上位机采用力控forcecontrol v6.1进行组态，通过虚拟串口协议与fx2n
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64mr和s7
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200建立连接，进行数据交换；
90.forcecontrol v6.1自带opc server数据库，通过tcpip协议与主井车房称重上位机建立通讯连接；
91.集控室上位机通过串口服务器，读取fx2n
‑
64mr和s7
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200两个plc内部寄存器数据，并通过组态软件显示在混合井装载监控系统画面上，组态软件根据读取数据的变化情况，显示各台设备的状态信息；
92.plc通过传感器采集终端数据，采集的数据保存在内部寄存器中，和控制指令进行逻辑比较运算，控制设备运行。
93.为了保证安全可靠，每发出一个控制指令，必须要有反馈信息，然后才能进行下一个程序控制。
94.forcecontrol v6.1组态软件通过串口服务器和plc进行连接，读取/写入plc寄存器中数据，读取的数据存储在opcserver数据库中，通过属性设置，可以记录和保存；
95.系统通过脚本程序的编写，可以进行数据的分析与控制，并保留在历史数据库中；
96.plc具备数据存储与处理功能，传感器采集的模拟量数据通过数据类型转换后送入内部寄存器，进行“加、减、乘、除”获得需要的数据然后再送入指定的内部寄存器保存，上位机通过modbus rtu协议读取内部寄存器中数据。
97.forcecontrol v6.1组态软件中脚本程序也可实现数据的类型转换和计算，通过脚本程序的编写，定义数据标签变量的属性变化，实现逻辑控制；
98.称重系统上位机记录装载的单次提升重量，利用报表功能统计当班、当日、月度提升量；
99.上位机通过opc服务器与装载控制系统终端进行数据交换，实时显示装载系统各台设备的工作状态及故障信息；
100.通过人机界面，写入称重系统的各种参数；
101.装载近控与地面远程集控为完全独立、互为闭锁的双向控制模式，装载操作台进行远近控切换。
102.集控室安装的拼接屏显示器，通过各个关键部位安装的高清摄像头还原现场情况，拼接屏采用网络矩阵技术方案设计安装，配置安装高清视频录像机，保存一个月内刻录
的视频数据；方便人员调阅。
103.远近控制装置同时实现装载手动/自动、信号手动/自动、急停闭锁、保护报警功能。
104.地面远程集控上位机画面设计美观、操作方便，动态运行图形象、逼真。
105.设备自诊断功能是为了保证过程控制的安全性而设置的保护程序，forcecontrol v6.1组态软件数据库标签变量可以定义各种报警信息和报警属性，标签变量根据读取的数据信息在报警对话框中弹出报警信息。人员可以参照报警信息快速的处理设备故障。
106.本发明主井装载自动化远程集控系统，实现地面远程集中控制，优化了人员配置，提高工作效率，确保主提升系统的安全运行。
107.本发明主井装载自动化远程集控系统，不仅实现了设备运行可视，设备状态可控，采用当前较为流行的力控组态软件通过工业以太网对受控设备进行组态，完成了数据采集、数据存储、数据分析、指令控制等逻辑功能，通过强大的数据处理功能，还可对设备进行自诊断，为主提升系统预防性检修提供了保障。
108.本发明主井装载自动化远程集控系统，解决了设备更新周期跨度大、投入资金高、兼容性差等一系列难题；对矿井的生产方式将产生深远影响；资金投入少，实现效益最大化。
109.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明的技术方案范围内。