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礦井地面供電綜合自動化系統(tǒng)設(shè)計研究論文
１前言
潞安集團(tuán)一緣煤業(yè)由于原地面供電系統(tǒng)落后，不能滿足現(xiàn)有礦井地面安全生產(chǎn)的要求，且變壓器與供電線路等服務(wù)時間較長而出現(xiàn)老化現(xiàn)象，導(dǎo)致供電系統(tǒng)整體可靠性降低，亟需升級改造。在地面供電系統(tǒng)中，供電線路的控制系統(tǒng)尤為重要。控制系統(tǒng)是整個地面供電網(wǎng)路的管理中心，為系統(tǒng)檢修、排查故障提供依據(jù)。綜合自動化控制系統(tǒng)是現(xiàn)代化管理礦井的發(fā)展趨勢。基于一緣煤業(yè)實際情況，將對升級的地面供電控制系統(tǒng)進(jìn)行探討。
２煤礦地面供電綜合自動化系統(tǒng)簡介
地面供電網(wǎng)路的控制系統(tǒng)是基于計算機(jī)技術(shù)與網(wǎng)路信號傳輸技術(shù)的有機(jī)結(jié)合而形成的對地面供電系統(tǒng)進(jìn)行管理、檢修的控制平臺。工作任務(wù)主要有：實時對地面網(wǎng)路的開關(guān)、變壓器、線路的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，為管理人員提供管理依據(jù)；控制地面開關(guān)等電路元件，為線路檢修、分時供電等控制動作提供集中化操作平臺；根據(jù)供電網(wǎng)路所反映的電氣信息，為故障排查提供依據(jù)。總之，這個系統(tǒng)具有開源化、集中控制化等特征，實現(xiàn)對網(wǎng)路的便捷控制。
３一緣煤業(yè)地面供電綜合自動化系統(tǒng)的設(shè)計
井上供電系統(tǒng)一般涉及的配電及分路眾多，電纜布置繁瑣，且供電要求各異。這樣龐大的系統(tǒng)時刻產(chǎn)生大量的電路反饋信息，因此，在控制系統(tǒng)中還需構(gòu)建相關(guān)的數(shù)據(jù)庫，對各類信息進(jìn)行分類整理，便于系統(tǒng)的智能判別。以前的電氣開關(guān)大多基于繼電器控制，這類開關(guān)繁重且可靠性相對較差，如需對某一條線路的開關(guān)進(jìn)行控制，則操作任務(wù)繁瑣。故應(yīng)將以前的基于繼電器技術(shù)的開關(guān)設(shè)備換為基于ＰＬＣ的控制開關(guān)，ＰＬＣ技術(shù)的優(yōu)點為通過計算機(jī)語言編程基于弱電系統(tǒng)控制強(qiáng)電系統(tǒng)，增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性的同時，實現(xiàn)便捷開關(guān)控制。一緣煤業(yè)的控制系統(tǒng)設(shè)計思路如下頁圖１所示，根據(jù)供電要求及特點，對供電控制系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃，并基于數(shù)據(jù)庫、智能－人工信息判別、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機(jī)ＰＬＣ控制技術(shù)等軟件技術(shù)構(gòu)件控制系統(tǒng)，再配備相應(yīng)的硬件設(shè)備，例如服務(wù)器、通信網(wǎng)路、監(jiān)視設(shè)備等。
３．１控制系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
綜合自動化控制系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)主要包括：ＭＲＴＤＢＳ實時數(shù)據(jù)庫、Ｉ／Ｏ驅(qū)動接口以及ＶＢ編程語言控制軟件三部分構(gòu)成。其中，實時數(shù)據(jù)庫是用來對電路中各種的輸入信息及反饋信息分類整理、判別的基礎(chǔ)，是控制系統(tǒng)的核心部分，主要由五個子庫構(gòu)成。
１）組態(tài)數(shù)據(jù)庫（ＤＳＤＢＳ）。ＤＳＤＢＳ主要記錄整理特殊命令數(shù)據(jù)、反饋信息、數(shù)據(jù)屬性以及與時間相關(guān)的動態(tài)數(shù)據(jù)。在構(gòu)建ＤＳＤＢＳ時，獲取的數(shù)據(jù)可由同一ＡＤＯ處理連系，后生成的組態(tài)信息數(shù)據(jù)由關(guān)系數(shù)據(jù)庫存儲。
２）事件庫（ＤＥＤＢＳ）。供電網(wǎng)路中的突發(fā)事件都由ＤＥＤＢＳ進(jìn)行處理并存儲。ＤＥＤＢＳ的核心特征為及時反饋特性，對此數(shù)據(jù)的分析、調(diào)用，以及后期的控制均要快捷，在發(fā)生電路故障或報警等突發(fā)狀況時，可及時處理。
３）優(yōu)先級數(shù)據(jù)庫（ＰＤＢＳ）。ＰＤＢＳ可調(diào)出ＲＴＤ－ＢＳ中數(shù)據(jù)，并分析歸類，劃分?jǐn)?shù)據(jù)的優(yōu)先級別，因此與時間相關(guān)度越精確越好。在設(shè)計ＰＤＢＳ時，首先應(yīng)保證與整個系統(tǒng)計算機(jī)時間同步，才能保證其調(diào)用數(shù)據(jù)的有效性，以便于智能判別或管理者分析。
４）歷史數(shù)據(jù)庫（ＨＤＢＳ）。ＨＤＢＳ的主要目的是存儲過去一定時間段內(nèi)的數(shù)據(jù)，以便于在需要這些數(shù)據(jù)時候及時調(diào)用，供管理人員分析。ＨＤＢＳ大大降低了數(shù)據(jù)接口及緩存負(fù)擔(dān)。ＨＤＢＳ的設(shè)計要點是：采用歷史數(shù)據(jù)緩沖技術(shù)，緩沖區(qū)大小根據(jù)計算機(jī)內(nèi)存以及硬盤存儲空間調(diào)整；此外，還可利用數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)以防數(shù)據(jù)存儲崩潰。
５）內(nèi)存實時數(shù)據(jù)庫（ＭＲＴＤＢＳ）。ＭＲＴＤＢＳ是整個控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)交換的數(shù)據(jù)庫，在構(gòu)建ＭＲＴＤＢＳ時應(yīng)重點對訪問接口、索引算法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。此外，控制系統(tǒng)的Ｉ／Ｏ驅(qū)動接口以及ＶＢ編程語言控制軟件是供電網(wǎng)路硬件設(shè)備控制中心，通過數(shù)據(jù)傳輸并實時分析，實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、指令發(fā)送等功能。
３．２控制系統(tǒng)的硬件設(shè)備
綜合接入網(wǎng)關(guān)和環(huán)網(wǎng)交換機(jī)設(shè)備是控制系統(tǒng)的主要硬件設(shè)備，下面對一緣煤業(yè)所用進(jìn)行簡介。
１）綜合接入網(wǎng)關(guān)（ＭＳＡＧ）。ＭＳＡＧ的主要任務(wù)是對地面供電網(wǎng)路中的電路或開關(guān)等電氣裝置的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，并基于光纖傳送至管理平臺。ＭＳＡＧ基于ＡＲＭ９內(nèi)核控制器與Ｖｘ－ＷＯＲＫＳ操作系統(tǒng)，采用ＴＣＰＩＰ協(xié)議構(gòu)見通信協(xié)議，實現(xiàn)跨平臺、跨總線的數(shù)據(jù)傳遞。
２）環(huán)網(wǎng)交換機(jī)。將以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)網(wǎng)交換機(jī)應(yīng)用至地面供電控制系統(tǒng)，環(huán)網(wǎng)交換機(jī)是非常重要的硬件，具有輸電局域廣、安裝與維護(hù)便捷、可自動感應(yīng)報警、操作簡易等優(yōu)點。與井上供電系統(tǒng)與控制系統(tǒng)相連接，實現(xiàn)監(jiān)測與自動控制動作。
４結(jié)語
通過對一緣煤業(yè)落后的地面供電控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，保證了礦井的安全生產(chǎn)。基于數(shù)據(jù)庫、智能－人工信息判別、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機(jī)ＰＬＣ控制技術(shù)等軟件技術(shù)構(gòu)件控制系統(tǒng)，構(gòu)建綜合自動化控制系統(tǒng)，主要軟硬件包括：ＭＲＴＤＢＳ實時數(shù)據(jù)庫、Ｉ／Ｏ驅(qū)動接口以及ＶＢ編程語言控制軟件等。地面供電的綜合控制系統(tǒng)是未來煤礦供電控制的發(fā)展趨勢，是現(xiàn)代化礦井的必然要求。
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