电牵引采煤机网络远程监控控制系统

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摘要： 本文主要介绍了利用ModbusRTU和Web通信结合技术实现采煤机数据远程传输、远程通信控制，最终达到井下无人工作面的目标。

关键词： 采煤机；Modbus通信；远程监控；无人工作面

中图分类号TD421 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）53-0175-02

0 引言

采煤机远程通讯和工作面集中控制技术是现代化矿井的标志，它包括工作面设备，主要是采煤机的运行参数与地面控制中心的数据传输、运行状态和位置的监控，地面控制中心对井下设备工作运行的操作控制，也就是实现无人工作面的最终目的。

1 国内外采煤机远程控制系统的概况、水平和发展趋势

美国JOY、德国Eickhoff采煤机都实现了数据远程传输、集中监控和分集中控制，采煤机通过供电电缆的控制芯线或先导芯线与顺槽集中控制站连接。顺槽集中控制站包括负荷中心、调制解调器、微机MICOS、显示器、键盘和接口。顺槽集中控制站与采煤机、液压支架控制系统、工作面输送机、转载机相连，通过中继站可与大于5km的地面数据转换器连接，后者把信号传给矿井地面站。

国内电牵引采煤机远程监控控制系统的发展阶段仅限于数据传输的功能，MGTY/700-1.1WD系列采煤机控制系统都具有数据上传监测功能，但是上传数据量较小，信号通过动力电缆传输干扰大，就矿上的监测监控、集中控制要求还有一定的差距。

2 系统构成

考虑到设备系统和智能型采煤机的配套和兼容性，与上位机集中监控系统控制精度、数据准确性、及其它主机性能指标，总体设计思想为：基于MODBUSRTU通信技术，顺槽主机监测控制方式，对被控对象给定操作权限，实现身份智能识别。同时基于优化控制技术，寻求设备效率的最大化，并通过算机图形技术，建立良好的人机环境。包括上位机、下位机、可靠的位置感器、油缸行程传感器、执行机构及机械部分，其中：

硬件组成由MITSUBISHI FX2N-32MR可编程逻辑控制器、OMRON NS10系列工业控制PC、多路通信隔离转换带模拟量开关量采集电路、直流开关电源模块、操作执行元件等组成；执行机构由高强度自复位式专用按钮组成；机械结构为矿用隔爆型箱体结构。

3 网路拓扑结构

图1 系统网络拓扑结构

系统的网络拓扑结构如图1所示，采煤机与远程监测控制系统之间通过MODBUS RS485连接，在远程监测控制系统为采煤机的上位机，可对采煤机的运行状态等数据读取，也可以向采煤机的控制系统写入数据，完成对采煤机的远程监测控制功能，同时将远程监控系统的RS485信号转换成TCP/IP进入矿井环网交换机，工作面集成主机和地面集成主机都可以对工作面采煤机监测控制。甚至通过Internet网络，这样就能在世界任何地点都能实时监控煤矿生产运行情况。这就真正实现了采煤机的远程监测控制。

基于ModbusRTU和Web的通信机制Modbus是一种开放式的通讯协议，通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络(例如以太网，RS485网络)和其它设备之间可以通信，可以连成工业网络，进行集中监控。ModbusRTU协议采用主／从查询式的机制并采用CRC校验算法，校验发送和接收数据，可以保证数据传输的正确性。为了使现场总线网、外部互联网充分拟合，发挥网络智能监控，引入了Web技术，通过Web浏览器以操作方式实现对电气设备的远程诊断和监视，进一步提高设备自动化水平和维护管理水平。结合该两种通信机制，设计了采煤机远程监控系统。

采煤机数据流向如图2所示，下图中定义主控模块将主机从采煤机的数据读入，并送入PLC中的数据寄存器单元内，同时将工作面集控系统或地面疾控系统传来的数据放入PLC对应的单元内，对采煤机进行远程控制。

图2 采煤机数据流向

4 上位机远程监控集中控制

如图3是漳村煤矿2303和3103自动化工作面集控系统采煤机监测控制界面，界面中利用图文、图表可全面的监控采煤机的运行状态，界面中间绿色箭头代表采煤机运行方向，框内是采煤机实时速度，工作面倾角和走向倾角，棒状图形显示电机的温度和电流，绿色时为正常范围，超过范围以红色报警显示，同时采煤机故障状态里面记录故障内容，中间采煤机图形形象的现实采煤机滚筒的高度和煤机在工作面的位置，最下方是采煤机远程控制按钮，用户输入登录权限密码后可远程操作采煤机。

图3 远程监控系统界面

5 结论

该系统大大的提高采煤的工作效率；在工作面生产过程中，满足本工作面设备安装和生产要求；保证实时监测数据传输的可靠性和远程控制的安全性，满足自动化要求；齐全的保护功能提高了设备的使用寿命，减少了故障排除处理时间。对矿井数字化矿山的建设具有一定的推动作用，实现了管理信息化、设备控制自动化、综合机械化的目标，将彻底打破我国传统煤矿自动化、信息化水平较低的局面，改变我国传统煤炭行业的安全生产方式和管理手段，以实现管理信息化、安全生产信息化，全面实现数字化矿山的建设，填补国内综合自动化与信息化同步建设的空白，成为我国煤炭企业现代化矿井的开发与应用示范工程，走出了一条我国煤矿生产新型工业化产业化道路。

参考文献

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