Система мониторинга работы добычного участка

Повышение эффективности работы предприятий по добыче угля невозможно без создания автоматизированных систем диспетчерского управления, позволяющих в режиме реального времени отслеживать ход технологических процессов, происходящих в подземных выработках.
Работы по созданию подобных систем ведутся в развитых угледобывающих странах. Одним из обязательных условий эффективного управления предприятием является внедрение системы мониторинга (СМ) добычных и подготовительных забоев.
Система мониторинга предназначена для получения оперативных данных в режиме реального времени о положении добычного комбайна в лаве и базовых данных по комбайну и конвейеру. Полученные данные затем используются для определения технических и временных факторов эксплуатации установленного оборудования.

Повышение эффективности производства достигается за счет:

            -получений своевременной и достоверной информации о состоянии технологических объектов для решения задач оперативного контроля;
            -минимизации простоев лавы, повышения коэффициента использования оборудования и готовности самого оборудования;
            -снижения трудоемкости мониторинга технологических процессов;
            -повышения точности и оперативности измерения параметров технологических процессов;
            -повышения эффективности операционных процессов;
            -повышения безопасности ведении горных работ.

Структура комплекса технических средств системы приведена на рисунке 1.

Программно-технический комплекс СМ представляет собой трехуровневую систему и содержит:

технические средства и программное обеспечение (ПО) верхнего уровня (АРМ горного диспетчера, коммуникационное оборудование, серверы, локальные вычислительные сети и программное обеспечение);
технические средства и ПО среднего уровня (контроллерное и сетевое оборудование);
технические средства нижнего уровня (датчики).

Наиболее сложной задачей, при решении проблемы создания систем мониторинга является обеспечение системы средствами измерения основных технологических параметров.

Данная задача решается достаточно просто в случае применения современного технического оборудования оснащенного микропроцессорными устройствами. Тем не менее, на современных угольных шахтах, работает значительное количество добычных и проходческих комплексов, получение информации об основных технологических параметров которых, является сложной самостоятельной задачей.
           В представленной работе сделана попытка получения максимально возможной информативности системы при использовании типового оборудования.
           Последнее стало возможным в результате предложенной специалистами компании «ПРОМТЕХ» и реализованной при активном участии специалистов Торезского электротехнического завода модификации пускателей и станций управления.
           Применение в составе системы мониторинга новых модификаций пускателей ПВИ-Т 125(250,320)МВК и станций управления СУВ-350 АВ с микропроцессорной системой контроля параметров (1) позволило решить указанную выше задачу при значительном сокращении количества навесного оборудования.

Так, для мониторинга работы очистного комбайна применены следующие решения:

контроль токовых нагрузок на электродвигатель привода резания комбайна производится датчиком тока в пускателе ПВИ-Т 250МВК, контроль состояния (включено, отключено) производится по блок-контакту в пускателе ПВИ-Т 250МВК и датчику тока. В пускателе ПВИ-Т 250МВК отслеживается срабатывание токовых защит и защиты контроля изоляции отходящих кабельных линий и электродвигателя привода резания комбайна;
           контроль местоположения комбайна по лаве осуществляется путем установки датчика (энкодера) положения комбайна МДУ на головку редуктора вынесенной системы подачи ВСП, для предотвращения накопления ошибки положения комбайна по лаве используется датчик концевого положения комбайна;
           контроль токовых нагрузок электропотребителей участка, сигналы включено/отключено, срабатывание токовых защит (УМЗ, КОРД) и защиты контроля изоляции отходящих кабельных линий производится встроенными в станции управления СУВ-350 АВ датчиками;
            расход и давление воды на выходе насоса системы орошения и охлаждения комбайна, а также давление и расход в нагнетательном и сливном трубопроводах крепи контролируются датчиками расхода жидкости;
            контроль концентрации СН₄ в призабойном пространстве на сопряжении лавы и штрека по исходящей струе производится датчиком горючих газов.

Для мониторинга технологических параметров пожарно-оросительного трубопровода применены следующие решения:

Давление воды в пожарно-оросительных трубопроводах бортового и сборного штреков под лавой контролируется датчиками давления.
На сборном штреке контролируется работа конвейеров транспортной цепочки участка:работа конвейера под нагрузкой или на холостом ходу, проскальзывание ленты, токовые нагрузки электродвигателей, состояние линии экстренной остановки.

Система работает в непрерывном круглосуточном режиме, сохраняет работоспособность основных функций при выходе из строя отдельных элементов системы и позволяет производить оперативный ремонт или их замену без остановки.
Система обеспечивает непрерывную диагностику каналов ввода/вывода, модулей ввода/вывода, управляющих модулей, каналов связи, операторских станций.
В качестве основы для создания верхнего уровня СМ принят интегрированный пакет программного обеспечения производства FactorySuite А² корпорации Wonderware (США).

Вся информация выводится на мониторы АРМ оператора и служит для выполнения сервисных функций. Для вывода информации в СМ, обычно, используются три монитора, на каждом из которых может быть отображена любая информация по желанию оператора. Типичное расположение экранов оператора приведено на рисунке 2.

Рис. 2. Типичное расположение экранов оператора.

В ситуации, показанной на рисунке 2, левый монитор является «монитором событий».
На мониторе событий отображается информация обо всех событиях, произошедших на шахте в удобной для оператора форме.
На среднем мониторе отображается информация о работе оборудования добычного участка с возможностью вызова детализированной информации по каждому из объектов системы, рис.3.

Рис.3. Представление информации о работе оборудования добычного участка.

В окне отображаются:
               Добычной комбайн;
               ВСП;
               Скребковый конвейер;
               Ленточный конвейер №1, №2;
               Маслостанции №1, №2;
               Датчики давления эмульсии в нагнетательном и сливном трубопроводе;
               Датчики расхода эмульсии в нагнетательном и сливном трубопроводе;
               Датчики давления воды в пожарно-оросительном трубопроводе;
               Датчик расхода воды в системе орошения комбайна;

Каждый из вышеперечисленных объектов может иметь контрольную панель, на которой детализируется текущее состояние объекта.

Например, при «нажатии» на интерактивное изображение комбайна отображается всплывающее окно детализации текущего состояния (Рис.4).

В данном окне отображаются:

Текущие состояния объекта: остановлен,

работает, холостой ход;

* поле состояния мигает фиолетовым цветом,

если комбайн остановлен в рабочую смену;

Блок-контакт: разомкнут,замкнут;

* в случае отсутствия связи, поле мигает желтым цветом;

Текущий ток: отображается текущее значение (А);

Текущее положение комбайна.

Направление движения: вверх, вниз;

Работает с начала смены: отображает суммарное время состояния «Работа» с начала смены;

Рис. 4. Всплывающее окно детализации текущего состояния комбайна.

На правом экране монитора АРМ горного диспетчера отображена общая схема шахты. При возникновении аварий, обрывов связи или предупреждений, на данном участке общей схемы шахты возникает соответствующее сообщение.

Представление информации в системе мониторинга является важным элементом ее работы, определяющим, в конечном итоге, эффективность работы последней.

В разработанной Системе Мониторинга, текущие значения измеряемых параметров отображаются на экране АРМ оператора, и хранится затем в базе данных. Используя данные, находящиеся в базе данных, возможно представить характер изменения параметров за интересующий момент времени в виде графиков изменения регистрируемых технологических параметров.

Панель графиков (Рис. 5), с помощью которой производится анализ состояния объектов:

Рис.5. Панель графиков.

Отличительной особенностью данной системы мониторинга является наличие системы отчетности, что является функцией систем управления предприятием (MES-систем).

Последнее обстоятельство является существенным отличием представленной системы от известных технических решений и позволяет предоставлять руководству предприятия информацию необходимую для принятия управленческих решений на основе объективных данных.

Некоторые примеры отчетных форм предоставляемых Системой Мониторинга приведены ниже (Рис.6).

Рис. 6а. Планограма перемещения комбайна.

Рис. 6б. Диаграмма учета машинного времени.

Рис. 6в. Отчет по аварийным событиям.

Рис. 6г. График работы\простоев агрегатов.

Функция, позволяющая получать данные от Системы Мониторинга в обработанном виде (в виде табличных отчетов), предоставляет руководству предприятия широкие возможности. Используя полученные материалы, руководство предприятия может оперативно реагировать на производственную ситуацию и принимать решения, значительно повышающие эффективность работы установленного оборудования и шахты в целом.

Список использованной литературы:

Микропроцессорная система контроля параметров. Техническое описание. Группа «ПРОМТЕХ».
Внедрение Систем Мониторинга работы добычных забоев угольных шахт. Группа «ПРОМТЕХ».