力控eForceCon 在矿井提升机远程监测与故障诊断系统中的应用


一、系统概述


       矿井提升机是煤炭生产过程中大型关键设备,其主要任务是沿井筒提升煤炭、矿石和矸石,升降人员和设备,下放材料和工具等。鉴于煤矿企业特殊的工作环境,一旦矿井提升机发生故障,将会造成不可估量的经济损失和人员伤亡,为此,建立提升机远程监控和故障诊断系统已经成为必然的趋势。


二、系统架构


整个系统可以分为硬件和软件部分,其中硬件部分包括传感器和变送器,控制器模块和信号采集模块,上位工控机以及摄像头和视频服务器。在硬件系统中传感器和变送器把设备运行参数送到信号采集模块,并存储在存储器中,控制器与上位工控机之间通过工业交换机连接,通过通信地址设置,上位工控机就可以读取控制器中的数据。上位软件平台用于监控提升系统的实时运行状态,即时反映故障发生情况,保存故障信息。

矿井提升机的电控系统主要包括主控制系统、行程控制系统、监视系统、安全回路、调速系统、信号系统、制动系统等。系统架构如下图所示:




本系统采用三层网络结构,管理监控层、控制层和现场设备层。Profibus网络结构采用一主多从的控制方式,冗余PLC中央控制器做主站,其余子系统和现场信号采集的现场智能传感器均作为作从站。

● 现场设备层:由各种传感器和执行机构组成,主要包括温度传感器、速度传感器、压力传感器、行程开关等智能现场信号输入设备和变频器等运行设备。它们作为系统的从站,实现生产一线的数据采集和接受并执行各自的主站控制命令。

● 设备控制层:由分布在各个工作现场的PLC和安装在主控台的PLC构成,它们分别通过各自DP端口相连,构成PROFIBUS-DP网络。主站决定总线的传输速率,为所拥有的每个子站分配网络地址。作为子站的PLC,负责现场的信息采集并向主站发送有关信号,以及具体执行主站的控制命令。

● 管理监控层:由信息管理PC机构成,通过设备监控层将现场生产数据传送到管理层。管理监控层作为工厂主网的一个子网,子网通过交换机连接到厂区骨干网,将现场数据集成到厂管理层,实现生产、监控、管理和经营一体化。



三、应用功能


1、 上位机系统

上位机软件平台采用力控科技的组态软件eForceCon,以生动的监控画面实现对整个系统全面的实时监控,同时还具有事故报警、报表统计功能。对提高矿井提升系统安全可靠性和提高矿山生产效率起着重要的作用。系统主要功能包括:

控制操作,控制操作按照操作绞车程序(开车准备、启动、加速段、等速段、减速段、爬行段)及提升机运行状态发出相应指令对提升系统进行控制。集控中心应该在开车条件都具备的情况下,方可发出开车控制指令。除正常运行外,集控中心可在一些异常情况下对系统发出指令,并做出对应处理。

运行监视,以监控画面实现对整个系统全面的实时监控,包括箕斗运行方向、深度指示、实际运行速度、液压站制动油压及各阀状态指示、主电机、主变压器及主轴承温度、装卸载打点信号显示等现场实时数据。

故障监视,故障监视主要有:各种超速保护(如等速过速,减速过速,爬行过速,连续点过速,断续点过速,2米限速)、过卷保护、错向保护、钢丝绳滑动、闸间隙保护等多种保护监测功能。




2、远程故障诊断系统

故障诊断发展的瓶颈之一是故障样本的缺乏,而不仅在于诊断方法本身。对于矿井提升机这种安全运行要求很高的系统,如何将故障时的样本数据提炼出来,并且实时的供给故障诊断系统非常有意义。系统主要功能包括:

曲线分析:力控现场采集到数据经过处理后依照实时数据和历史数据进行存储、显示、分析。在力控工具组中,提供了功能强大的各种曲线组件对数据进行分析显示,可以对当前的实时数据和已经存储了的历史数据进行分析比较,可以捕获一瞬间发生的工艺状态,并可以放大曲线以细致的对工艺情况进行分析诊断。

● 报表统计:专家报表是解决实际开发过程中的图表、报表显示,输入,打印输出等问题的最理想的解决方案。通过日、月、年等报表的统计分析,可以直观的对数据进行分析以供诊断之用。

数据传送:远程故障诊断服务器中有关系数据库,力控组态软件将从PLC中采集上来的部分数据实时的传送到故障诊断服务器的关系数据库中,以供故障诊断平台和其他应用系统之用。

● 数据集成:诊断应用程序处理完相关数据,将诊断结果再记录到数据库中,以供预测报警只用。同时,借助数据库海量的数据存储能力,可供以后企业分析管理之用。别的应用系统如果也需要矿井提升机的运行参数,也可以直接调用。



四、应用总结


力控科技融合现代化的自动化控制技术,结合现场的矿井提升机装置,开发了矿井提升机远程监测和故障诊断系统。有效地防止了因提升机出现故障而引起的安全事故,同时系统良好的扩展性为后续的提升机故障诊断系统提供了很好的数据接口。

       

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