Система управления механизированным комплексом «Ильма-МК»

Система автоматизированного управления механизированным комплексом «Ильма-МК» для угольных шахт

 

Применяется для управления добычным комплексом угольных шахт, механизированные крепи которого оснащены электрогидравлическими блоками управления любого типа и производителя. Система является полностью отечественной разработкой Компании «Ильма», производится на заводе компании в г. Томске и обладает рядом преимуществ перед зарубежными аналогами:

• Более низкая стоимость оборудования
• Более низкая стоимость технического обслуживания
• Возможность гибкой доработки аппаратуры и программного обеспечения под требования конкретного заказчика
• Оперативное проведение ремонта и ТО
• Более короткие сроки поставки оборудования

 

Состав системы управления механизированным комплексом «Ильма-МК»

 

Комплект поставки формируется в соответствии с техническим заданием заказчика. Применение стандартных открытых интерфейсов и протоколов обмена данными обеспечивает работу системы с оборудованием и подсистемами других производителей.

 

1. Оборудование управления крепью
2. Аппаратура радиомониторинга
3. Электрогидравлическое управление
4. Система управления забойными механизмами, аппаратура сбора и отображения информации (АСУЗМ)
5. Аппаратура громкоговорящей связи и предупредительной сигнализации СГС1-01
6. Аппаратура визуализации и передачи данных на поверхность
7. Аппаратура управления натяжением цепи лавного конвейера.

 

 

Система автоматизированного управления механизированной крепью

 

Система предназначена для управления механизированными крепями любого типа, гидравлическая схема которых имеет в своем составе до 24 электрогидроклапанов с напряжением питания 12В.

 

Оборудованиеразмещается непосредственно на секциях механизированной крепи и выполняет следующие функции:

• Ручное пооперационное управление из-под соседней секции;
• Автоматическое орошение за и перед комбайном при его перемещении;
• Автоматический дораспор секции при достижении минимального давления распора;
• Автоматизированное пооперационное управление из-под соседней секции;
• Передвижка секций без отрыва от кровли;
• Диагностика работы секций крепи, гибкая настройка алгоритмов;
• Групповое управление секциями и конвейером;
• Контроль параметров секции крепи;
• Конфигурирование (настройка параметров как на отдельно стоящем пульте управления ПУС МК, так и передача настроек по сети всем пультам управления, включенным в систему);
• Блокировки и защиты в соответствии с нормативами по безопасности забойных машин, комплексов и агрегатов;
• Стоповые функции.

 

Система представляет собой децентрализованную распределенную однородную сеть. Абоненты этой сети на физическом уровне представляют собой совокупность контроллеров, объединенных между собой кабельной сетью и радиоканалом связи.

Управление механизмами секции крепи выполняется контроллером секции (пультом управления секцией ПУС-МК) посредством электрогидроклапанов блока управляющей гидравлики. Часть элементов системы, а именно аппаратура механизированной секции, размещаются в лаве на секциях крепи. Штрековая аппаратура системы размещается в штреке на энергопоезде. Аппаратура визуализации устанавливается в диспетчерской шахты. Оборудование громкоговорящей связи располагается как в штреках так и в лаве.

 

В системе можно выделить две группы цепей управления:

1) Первая группа – это цепи между секциями крепи (между «управляющей» и «управляемой») и между секцией крепи и штреком. Они проходят по системной магистрали (через кабельные перемычки КП5-06), и по этим цепям между секциями крепи и штреком передаются команды на включение механизмов и донесения об их исполнении. Эти цепи, как совокупность физических линий, входных и выходных элементов аппаратуры, а также протокола обмена данными, представляют собой локальный канал связи системы.

2) Вторая группа – цепи управления нижнего уровня, цепи, по которым от контроллера на исполнительные элементы (электрогидроклапана, электромагнитные пускатели) передаются команды на включение механизмов и по цепям обратных связей поступают сигналы о выполнении операций.

 

Режимы работы системы управления

• Ручное управление

Позволяет выполнять управление механизмами в «толчковом» режиме. Аппаратура механизированной крепи посредством пультов управления секцией крепи позволяет производить пооперационное управление гидравлическими механизмами секции крепи. Штрековая аппаратура (АСУЗМ) посредством центрального пульта управления позволяет производить включение механизмов очистного комплекса путем подачи команд по цепям управления на магнитные пускатели, которые в свою очередь включают силовые цепи электродвигателей.

 

• Автоматизированное управление

Позволяет производить управление механизмами очистного комплекса по требуемым алгоритмам и последовательностям включения и отключения. Система позволяет в процессе добычи угля автоматически управлять группой секций крепи и исполнительными механизмами комплекса на уровне макроопераций.

 

• Диагностика.

Позволяет на системе визуализации или на центральном пульте управления в штреке просматривать на графическом дисплее состояния всех настроек и всех параметров, контролируемых системой. Диагностика постов управления секцией, позволяет на каждой секции крепи получать и выводить на графический индикатор информацию о настройках и исполняемом алгоритме работы.

 

Основным элементом оборудования управления крепью является Пульт управления секцией ПУС-МК 

 

 

 

Пульт выполнен литьем из пластмассы, которая обеспечивает требования по искробезопасности. Устанавливается в корзину, представляющую собой сварную стальную конструкцию. На корзине установлены разъемы обеспечивающие быстроразъемное соединение для быстрого и надежного подключения кабельных перемычек.

Пульт управления ПУС-МК обеспечивает

• Формирование команд для блока управления секцией БУС1 на включение электромагнитов гидрораспределителей секции  крепи механизированного комплекса;
• Выполнение технологических алгоритмов по управлению и контролю параметров механизмов секции крепи;
• Информационный обмен между всеми секциями крепи;
• Анализ информации, поступающей от датчиков.

 

Гибко настраиваемые под конкретную лаву алгоритмы управления и анализ информации, поступающей с датчиков, обеспечивают реализацию следующего:

1. Определение и визуализация местоположения комбайна в лаве;
2. Управление процессом передвижки секции без отрыва от кровли, не допуская просыпи;
3. Визуализация положения всех секций и конвейера в лаве;
4. Визуализация состояния распора всех секций в лаве;
5. Визуализация состояния перекрытия всех секций в лаве;
6. Контроль величины давления в гидросистеме секции крепи, что позволяет на более качественном уровне управлять процессом передвижки, удержания кровли в автоматизированном режиме, не допуская просыпа;
7. Оптимизация процесса передвижки секции и выдвижки конвейера, путем передвижки или выдвижки на заданное расстояние;
8. Блокировки при выдвижке конвейера и при разгрузке секции;
9. Контроль разности величины хода соседних домкратов, что предотвращает поломку конвейера;
10. Контроль положения перекрытия секции;
11. Предотвращение поломки углового домкрата.

 

Аппаратура радиомониторинга механизированного комплекса

 

Аппаратрура радиомониторинга представляет собой сеть радиодатчиков и и приемных устройств, предназначенных для контроля состояния различных параметров механизированного комплекса и другого оборудования в шахте в режиме реального времени.

 

Функции и преимущества аппаратуры радиомониторинга в составе Системы управления механизированным комплексом «Ильма-МК»

• Мониторинг давления лавы без использования кабельных перемычек
• Мониторинг геометрии секции крепи при использовании трех и более датчиков наклона радио
• Определение местоположения комбайна без подключения к магнитной станции комбайна
• Возможность передачи данных по радиоканалу на расстояние до 30м
• Отсутствие внешнего источника питания, наличие аккумуляторной поддержки
• Отсутствие кабелей и разъемов, что позволяет размещать составляющие аппаратуры в труднодоступных местах, защищает от обрыва линии связи и увеличивает помехоустойчивость
• Полный диагностический контроль, что исключает «имитацию датчика»
• Высокая стойкость к перегрузкам, динамическим перепадам давления и вибрациям за счет особенности конструкции датчиков
• Значительное упрощение монтажа за счет отсутствия кабельных перемычек

 

Состав аппаратуры радиомониторинга

 

1. Радиомодем секции РМС1 ИМКВ.13.07.000

Используется для организации беспроводной сети с радио датчиками. Обеспечивает сбор и передачу информации с радио датчиков на пост управления секцией ПУС-МК. Радиомодем секции РМС1 устанавливается в Пульт управления ПУС-МК на каждой третьей секции и контролирует датчики соседних секций.

 

2. Датчик наклона радио ДНР1 ИМКВ.13.10.000

Предназначен для измерения углов подвижных и стационарных объектов относительно горизонта и передачи данных по радиоканалу до  Радиомодема секции РСМ1.

ДНР1 обеспечивает диапазон измерения углов наклона от -180˚ до 180˚ с точностью 2˚ по двум координатным осям.

 

3. Датчик давления радио ДДР1 ИМКВ.13.05.000

Предназначен для измерения величины давления в гидравлических магистралях и передачи данных по радиоканалу до Радиомодема секции РСМ1. Устанавливается в гидрозамок.

 

Все радиодатчики имеют встроенное батарейное питание. Срок работы от одной батареи: 9 мес

 

SCADA система визуализации добычного забоя на поверхности и рабочем месте горного диспетчера

 

Система визуализации осуществляет сбор телеметрической информации о работе механизированного комплекса и забойных механизмов. Далее, посредством аппаратуры передачи данных, информация передается на Modbus OPC сервер,  входящий в системы, который отвечает за обработку, архивацию и передачу данных для визуализации на SCADA системе, установленной на компьютере горного диспетчера.

 

Ключевые особенности SCADA системы визуализации механизированного комплекса

1. Обеспечивает наглядную визуализацию текущего состояния крепи, системы управления крепью и забойных механизмов в режиме реального времени;
2. Обеспечивает наглядную визуализацию работы системы автоматизированного натяжения лавного конвейера;
3. Обеспечивает возможность просмотра мнемосхем через Web-клиенты (число Web клиентов лицензией не ограничено);
4. Обеспечивает архивацию выбранной телеметрической информации;
5. В состав системы входит OPC сервер, поддерживающий спецификации OPC UA, OPC DA, OPC HDA;
6. Система осуществляет генерацию отчетов по результатам работы оборудования за выбранные временные интервалы (час, смена, сутки);
7. Система осуществляет рассылку сгенерированных отчетов по электронной почте;
8. Осуществляется архивация сгенерированных отчетов;
9. Имеется возможность сигнализации об авариях путем рассылки сообщений по электронной почте и (или) SMS;
10. Осуществляет построение графиков за выбранный временной интервал (в том числе можно использовать данные из архива);
11. Система способна задавать параметры управления автоматическим дораспором секций;
12. Система способна осуществлять управление аппаратурой натяжения цепи лавного конвейера;
13. В состав системы по желанию заказчика включается сервер, осуществляющий «горячее» резервирование основного сервера визуализации.

 

Ниже приведены примеры экранных форм системы визуализации и их краткое описание

 

Рис 1. Окно визуализации работы лавы в реальном времени

 

 

Рис 2. Положение секций крепи ,положение комбайна.

 

На дисплее отображается линия забоя, и также отображается положение секций на основе информации от датчиков передвижки, и текущее положение комбайна. Справа и слева от мнемосхемы отображается расстояние, которое прошла лава, разница между данными параметрами – это опережение. Снизу шкала – это номера секций.

Подробное описание SCADA визуализации читайте в соответствующем разделе SCADA система визуализации добычного забоя 

 

Преимущества системы автоматизированного управления механизированным комплексом «Ильма МК» перед Пилотным (ручным) управлением

1. Упрощение гидросхемы, повышение безопасности
Пилотное управление осуществляется с помощью гидроблоков, оснащенных «флажками», кнопками или рычагами. Команда выполняется нажатием соответствующей кнопки. Для выполнения нескольких команд необходимо одновременного нажимать несколько кнопок блока управления, либо реализовывать гидравлических схемы с объединением команд. Смена алгоритмов управления и изменение гидравлической схемы требуют длительного времени.
Во-вторых, для управления из-под соседней секции необходимо применение мультишлангов, что усложняет гидросхему и не позволяет производить управление удаленной секцией крепи.
В-третьих, не реализуются требования нормативов безопасности, в частности: контроль давления в стойках соседних секций при передвижке секции и обеспечения автоматического орошения призабойного пространства за комбайном.

2. Пульты и блоки управления секциями
Возможность выполнения любых ручных (пооперационных) и автоматических операций на любые соседние секции группы, но не далее чем на 7 секций.
Производить совмещение выполнения различных операций при включении определённых, заданных алгоритмом управления, команд включением клавиши на Пульте управления секцией. Что дает возможность сократить время цикла передвижки.
Выполнение операций:

«Автопередвижка» позволяет производить передвижку секции без отрыва от кровли;
«Выдвижка конвейера» позволяет производить автоматическую выдвижку конвейера одновременно на группе секций, но не более 15;
«Орошение» позволяет автоматизировать работу системы пылеподавления крепи в части постановки завесы перед или (и) за проходом комбайна на 3-5 секциях по лаве.

3. Датчики давления
Возможность точно контролировать величину давления в гидросистеме секции крепи, что позволяет на более качественном уровне управлять процессом передвижки, удержания кровли в автоматизированном режиме, не допуская просыпи.
Осуществлять блокировки при выдвижке конвейера(только при распёртой секции), при разгрузке секции(только при распёртых двух соседних секциях).
Осуществлять визуализацию состояния распора всех секций в лаве. Применения датчиков давления радио позволяет уйти от применения кабельных перемычек, что значительно уменьшит кабельную сеть, тем самым повысит надежность и простоту монтажа.

4. Датчики перемещения секции
Возможность оптимизирования процесса передвижки секции и выдвижки конвейера, путем передвижки или выдвижки на заданное расстояние.
Предотвращает поломку конвейера путем контроля по датчику перемещения разности величины хода соседних домкратов. Осуществлять визуализацию положения всех секций и конвейера в лаве.

5. Датчики наклона
Возможность точно контролировать положение перекрытия секции, предотвращение поломки углового домкрата, управлять процессом передвижки секции без отрыва от кровли, не допуская просыпи.
Осуществлять визуализацию состояния перекрытия всех секций в лаве.
Применения датчиков наклона радио позволяет уйти от применения кабельных перемычек, что значительно уменьшит кабельную сеть, тем самым повысит надежность и простоту монтажа.

6. Датчики расхода
При наличие в системе пылеподавления датчиков расхода и давления позволяет производить контроль необходимых параметров и выводить данную информацию на систему визуализации, как в штреке, так и на поверхности и, при необходимости, осуществлять блокировку работы комплекса при отсутствии давления или необходимого расхода воды в системе пылеподавления.

7. Датчики положения комбайна
Позволяет определять и осуществлять визуализацию местоположения комбайна в лаве, что позволяет секциям крепи автоматически выполнять операции, как до так и после прохода комбайна.

8. Центральный пост управления
Позволяет осуществлять визуализацию происходящих в лаве процессов в режиме реального времени, а также передавать эти данные на компьютер диспетчера с возможностью архивации их.
Осуществлять автоматизированное управление призабойным оборудованием(дробилка, перегружатель, лавный конвейер).