采煤机远程控制系统研究与分析

2012-01-25ZHANGYanjunWANGZhongbinQUANNing

制造业自动化 2012年12期

ZHANG Yan-jun,WANG Zhong-bin,QUAN Ning

0 引言

随着现代煤矿开采技术的不断发展，自动化、高效化和安全化采煤已成趋势，采煤机远程控制系统便是其中重要的一块内容。目前国内尚无成熟的采煤机远程控制系统，大多数煤矿仍采用安装摄像头的方式进行远程监控，由于矿井下粉尘多，水汽大，往往造成摄像头采集图像的不清晰，给远程控制带来很大难度。本文利用PLC、WinCC软件等技术对采煤机的运行状态进行实时分析和处理，并通过WinCC组态软件真实再现综采面采煤机的运行状态，达到远程监控目的。

1 采煤机远程控制系统组成

采煤机远程控制系统主要由远程控制平台、工业以太网、机载控制和执行机构四大部分组成，其功能是实现采煤机的远程控制，包括远程PLC控制、远程WinCC监控以及远程故障诊断。系统结构体系如图1所示。

远程控制平台即人机交互层，主要由PLC模块、WinCC组态模块和故障诊断模块三大部分组成，工控机与PLC之间通过工业以太网连接，完成对采煤机电机启停、摇臂升降、左右牵引、滚筒截割等的远程控制。WinCC将采煤机的工作状态通过画面形式实时显示在地面控制中心的显示器上，完成对综采工作面的实时监控。故障诊断模块主要用来对采煤机在运行过程中产生的异常及故障信息进行分析并处理，必要时发出报警信号。采煤机远程控制系统的网络层采用工业以太网的组网形式，由有线和无线两部分共同组成。有线部分采用光纤作为介质进行通信，无线部分通过无线mash进行信号传输。采煤机机载控制系统主要由牵引控制系统、调高控制系统和截割与破碎单元逻辑控制系统三大模块组成，通过这三大模块的相互协调控制，完成采煤机在综采面的采煤工作。

图1 采煤机远程监控系统

2 采煤机远程控制系统数据通信

采煤机远程控制系统数据通信由上位连接系统和下位连接系统构成。下位连接系统是西门子PLC主机通过串行通讯接口连接到采煤机远程输入输出单元，实现综采工作面采煤机远程的实时监测和控制。主机与采煤机远程输入输出单元之间采用光缆连接，通信接口为光纤接口。采用光纤通信可以实现远距离、高速度、高稳定性和高可靠性数据传输。PLC主机是系统的集中控制单元，主要负责整个系统的数据通信和信息处理，并协调各个远程输入输出单元的操作。采煤机远程输入输出单元为系统的分散控制单元，其在PLC主机的统一管理下，完成各自的输入输出任务。

图2 下位连接系统结构

上位连接系统是位于控制中心的一个自动化综合管理系统。上位计算机通过串行通讯接口与西门子S7-300PLC的串行通讯接口相连，对PLC进行监视和管理，构成集中管理、分散控制的分布式多级控制系统。在这个控制系统中，西门子S7-300PLC为直接控制级，负责综采工作面采煤机各变量的监测与控制，同时接受上位计算机传来的信息和向上位计算机发送现场采集的数据。上位计算机是协调管理级，它与下位直接控制级、自身人－机界面交互层和上级信息管理级进行数据交换，是连接过程控制和信息管理的桥梁。上位计算机与PLC的通讯采用RS232C/RS422通信接口；上位计算机与信息管理计算机的通信采用局域网。