矿山机械设备自动化供电系统的可靠性--中国期刊网

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矿山机械设备自动化供电系统的可靠性

发表时间：2020/7/20 来源：《电力设备》2020年第8期作者：时凯

[导读] 摘要：如果供电系统的可靠性很低，就会使得机电设备电力供应得不到有效保障，机电设备的间歇性停转会严重降低矿山企业的开采产量，给企业造成巨大的经济损失，而且可靠性低也会对机电设备内部的电子器件造成严重的损害，久而久之，矿区的机电设备就会报废，为了保证生产企业只能重新购买新的机电设备，给矿山企业带来了巨大的经济负担。

        （鄂尔多斯市国源矿业开发有限责任公司内蒙古鄂尔多斯 010300）
        摘要：如果供电系统的可靠性很低，就会使得机电设备电力供应得不到有效保障，机电设备的间歇性停转会严重降低矿山企业的开采产量，给企业造成巨大的经济损失，而且可靠性低也会对机电设备内部的电子器件造成严重的损害，久而久之，矿区的机电设备就会报废，为了保证生产企业只能重新购买新的机电设备，给矿山企业带来了巨大的经济负担。因此，有必要对矿山机械设备自动化供电系统的可靠性进行探究。
        关键词：矿山；机械设备；自动化；供电系统；可靠性
        1自动化供电系统整体结构设计研究
        1.1远程遥控功能
        远程遥控功能要求自动化系统能够实现对电压、电流等各种模拟信号的采集，并上传到集中控制系统，当集成控制系统接受到反馈信号后，根据指令发出控制命令，控制各对象执行总线系统发出的控制指令，对电流、电压、短路倍数、过载能力等进行控制。
        1.2断电记忆功能
        当各系统发生故障时，集中控制系统能在第一时间给出控制指令，中断其工作，为了便于工人能在第一时间查找故障原因并快速修复，要求控制系统能够自动的记录故障发生的时间、地点、故障现象等。
        1.3直接显示功能
        直接显示功能是指对监控系统监控到的监测信号等进行实时的显示，能够让控制人员直观地了解到各设备的电气控制系统的实时工作情况和状态。
        1.4采用标准化接口及扩展功能
        为了保证集中控制系统具有良好的适应性及后期升级能力，要求其采用标准接口及拥有强大的扩展功能，以便其能很好地适应设备增加、增加监控点等。根据自动化供电系统所需要实现的功能，其集中控制系统主要由集中控制中心、各设备分控制站点、数据传输网络、现场监控系统构成，如图1所示。

                      图1
        控制人员通过集控中心的工控机及相应的监控软件，实时监视与控制矿山中所有机械设备的供电系统的工作情况和状态。图1所示的数据网络是连接集控中心与各设备供电系统的通道，为了保证数据、信息传递的迅速、准确，采用开发的数据总线标准，网络传输介质采用的是光纤材质，其波特率可达到14Mbit/s，能满足集控系统快速、准确响应的要求，同时，由于在设计时即采用了冗余技术，提高了网络数据通信的可靠性。整个控制网络由光纤系统、光电传感器及网关组成，光电传感器主要用于各分系统所采集信号的汇入，网关主要是统一的管理每一个节点，同时与集控中心进行实时的数据交换。各个信息集成分站主要由PC端，协议转换器及其他外围设备构成，它们不间断的与各点位的监控系统进行信息交换并将收集到的信息进行初步的汇总分析，然后传递给集控中心，同时各分站点也在不断地接受集控中心的控制指令，并将控制指令转换为模拟控制信号传递给现场的监控系统，进行实时控制。现场的监控系统是对设备供电系统进行直接监控、调节、保护的设备，不间断地检测设备的运行情况，实时采集运行数据并传递各信息的分站点，当其接受到集控中心的控制指令后直接进行控制操作，使电控设备按照集控中心的指令进行运行。
        2集控系统主站点的设计研究
        在集控系统中，主站点发挥着重要的作用，将信息从各个分站点汇总，经过相应的交换、运算、分析，满足矿山所有机械设备供电系统的统一管理控制，功能通过屏显功能完成。其中包括了网卡、电源设备、工控机等，其中工控机有一台备用，如果主工控机在运行中发生故障，备用设备立即启动，对控制无缝衔接，保证系统稳定可靠。集控系统主站点，使用WIN7作为操作控制系统，使用IFIX分系统结构设计动画控制软件作为监控设备控制系统。可以通过选定图片、动画等形式，在屏幕中显示监控信息。控制人员通过直观的观看，能够对设备供电系统整体运行情况、运行状态加以掌握。交控系统和设备信息交流，是通过监控软件及OLE过程控制技术实现的，在不同设备供应商之间，能实现标准化的通讯接口，在不同设备之间，满足数据和信息的交流，同时在未来扩展设备、增加功能等操作上也提供了便利。
        3自动化供电系统分系统结构设计研究
        自动化供电系统分系统的主体结构主要由通信协议换置器、外围系统、光电设备及PC系统组成，如图2所示，分系统主要是负责不间断地收集其控制的设备现场实时监控数据，然后把这些数据转换成协议约定的传输格式并通过Decentralized Periphery网络传递给中央主控系统，最后根据主控系统发出的控制信号进行控制操作。

                                  图2
        矿山常用的电压为127V/660V的低压电源，因此在对各分监控点的分站点进行电源选择时，优先选用127V/220V、容量为2kVA的单相变压器，以便将127V的电压转换为220V，并通过USP电源对系统进行供电。矿山设备工作环境极端恶劣，为确保分系统的稳定、可靠性，需要选择利用防爆式的嵌入式PC及无缝触摸屏结构作为分系统的显示端，触摸屏的显示信号需要从PC端的输出模拟信号的接口进行信号的输出。控制现场的智能控制系统所收集到的实时数据通过标准协议接口传递给计算机单元，其作为网络主站而现场的监控单元可视为整体控制结构的分单元，在系统控制网络中，为了保证通信的可靠与稳定通常采用具有电磁防护功能的双绞线作为信号通信线路，为了缩短控制及响应时间，总站控制系统与分站控制系统之间的网络连接尽可能地采用直线连接，以缩短彼此之间的距离，缩短控制系统的响应时间。为了避免计算机与分站电路之间的电磁信号不相互干扰，需要在计算机的入口段增加一个光电耦合器，把计算机及分站电路隔离开来，以保证整个控制系统工作的可靠性与稳定性，同时为确保信号在传输过程中的集中性，通常采用在控制总线的末端增加缓存电阻，用来压制线路中产生的谐波电流，提高信号传输的集中性。自动化供电系统分系统软件方面同样采用Win7控制系统，监控设备的软件可利用VC++6.0工具及通信控件来实现。
        4结语
        总之，为了有效保障矿山机械设备的正常运转，有必要对机械设备供电系统的可靠性进行深入细致的研究。
        参考文献：
        [1]探讨电气工程及其自动化技术的应用与实践[J].刘波.中国战略新兴产业.2018（20）
        [2]基于物联网的矿山设备状态管理系统的建设研究[J].张坚飞.世界有色金属.2019（24）
        作者简介：
        时凯（1988.10.21），男，山西省太原市人，重庆交通大学本科，研究方向：矿山供电系统。