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  • 力控eForceCon 在礦井提升機遠程監測與故障診斷系統中的應用


    一、系統概述


           礦井提升機是煤炭生產過程中大型關鍵設備,其主要任務是沿井筒提升煤炭、礦石和矸石,升降人員和設備,下放材料和工具等。鑒于煤礦企業特殊的工作環境,一旦礦井提升機發生故障,將會造成不可估量的經濟損失和人員傷亡,為此,建立提升機遠程監控和故障診斷系統已經成為必然的趨勢。


    二、系統架構


    整個系統可以分為硬件和軟件部分,其中硬件部分包括傳感器和變送器,控制器模塊和信號采集模塊,上位工控機以及攝像頭和視頻服務器。在硬件系統中傳感器和變送器把設備運行參數送到信號采集模塊,并存儲在存儲器中,控制器與上位工控機之間通過工業交換機連接,通過通信地址設置,上位工控機就可以讀取控制器中的數據。上位軟件平臺用于監控提升系統的實時運行狀態,即時反映故障發生情況,保存故障信息。

    礦井提升機的電控系統主要包括主控制系統、行程控制系統、監視系統、安全回路、調速系統、信號系統、制動系統等。系統架構如下圖所示:




    本系統采用三層網絡結構,管理監控層、控制層和現場設備層。Profibus網絡結構采用一主多從的控制方式,冗余PLC中央控制器做主站,其余子系統和現場信號采集的現場智能傳感器均作為作從站。

    ● 現場設備層:由各種傳感器和執行機構組成,主要包括溫度傳感器、速度傳感器、壓力傳感器、行程開關等智能現場信號輸入設備和變頻器等運行設備。它們作為系統的從站,實現生產一線的數據采集和接受并執行各自的主站控制命令。

    ● 設備控制層:由分布在各個工作現場的PLC和安裝在主控臺的PLC構成,它們分別通過各自DP端口相連,構成PROFIBUS-DP網絡。主站決定總線的傳輸速率,為所擁有的每個子站分配網絡地址。作為子站的PLC,負責現場的信息采集并向主站發送有關信號,以及具體執行主站的控制命令。

    ● 管理監控層:由信息管理PC機構成,通過設備監控層將現場生產數據傳送到管理層。管理監控層作為工廠主網的一個子網,子網通過交換機連接到廠區骨干網,將現場數據集成到廠管理層,實現生產、監控、管理和經營一體化。



    三、應用功能


    1、 上位機系統

    上位機軟件平臺采用力控科技的組態軟件eForceCon,以生動的監控畫面實現對整個系統全面的實時監控,同時還具有事故報警、報表統計功能。對提高礦井提升系統安全可靠性和提高礦山生產效率起著重要的作用。系統主要功能包括:

    控制操作,控制操作按照操作絞車程序(開車準備、啟動、加速段、等速段、減速段、爬行段)及提升機運行狀態發出相應指令對提升系統進行控制。集控中心應該在開車條件都具備的情況下,方可發出開車控制指令。除正常運行外,集控中心可在一些異常情況下對系統發出指令,并做出對應處理。

    運行監視,以監控畫面實現對整個系統全面的實時監控,包括箕斗運行方向、深度指示、實際運行速度、液壓站制動油壓及各閥狀態指示、主電機、主變壓器及主軸承溫度、裝卸載打點信號顯示等現場實時數據。

    故障監視,故障監視主要有:各種超速保護(如等速過速,減速過速,爬行過速,連續點過速,斷續點過速,2米限速)、過卷保護、錯向保護、鋼絲繩滑動、閘間隙保護等多種保護監測功能。




    2、遠程故障診斷系統

    故障診斷發展的瓶頸之一是故障樣本的缺乏,而不僅在于診斷方法本身。對于礦井提升機這種安全運行要求很高的系統,如何將故障時的樣本數據提煉出來,并且實時的供給故障診斷系統非常有意義。系統主要功能包括:

    曲線分析:力控現場采集到數據經過處理后依照實時數據和歷史數據進行存儲、顯示、分析。在力控工具組中,提供了功能強大的各種曲線組件對數據進行分析顯示,可以對當前的實時數據和已經存儲了的歷史數據進行分析比較,可以捕獲一瞬間發生的工藝狀態,并可以放大曲線以細致的對工藝情況進行分析診斷。

    ● 報表統計:專家報表是解決實際開發過程中的圖表、報表顯示,輸入,打印輸出等問題的最理想的解決方案。通過日、月、年等報表的統計分析,可以直觀的對數據進行分析以供診斷之用。

    數據傳送:遠程故障診斷服務器中有關系數據庫,力控組態軟件將從PLC中采集上來的部分數據實時的傳送到故障診斷服務器的關系數據庫中,以供故障診斷平臺和其他應用系統之用。

    ● 數據集成:診斷應用程序處理完相關數據,將診斷結果再記錄到數據庫中,以供預測報警只用。同時,借助數據庫海量的數據存儲能力,可供以后企業分析管理之用。別的應用系統如果也需要礦井提升機的運行參數,也可以直接調用。



    四、應用總結


    力控科技融合現代化的自動化控制技術,結合現場的礦井提升機裝置,開發了礦井提升機遠程監測和故障診斷系統。有效地防止了因提升機出現故障而引起的安全事故,同時系統良好的擴展性為后續的提升機故障診斷系統提供了很好的數據接口。

           

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