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21世纪，世界的政治、经济和技术发生了前所未有的巨大变化，形成了全球化的经
济。信息技术对工业产生了极其深刻的影响，使工业的发展打上了明显的信息化烙印：
众所周知，近20年来，以微电子技术和信息技术为先导的高新技术成果正迅速渗透
到煤炭领域。发达国家的煤炭生产在实现综合机械化的基础上，正在向自动化和机电一
体化迈进。煤炭工业由劳动密集向技术密集转化，从根本上改变了矿井的面貌。这一发
展证明了用现代先进的技术去装备和改造煤炭工业是其首要的手段，这也就为煤矿自动化
技术的发展指明了方向。至70年代，“机电一体化”一词逐渐为报刊和科学界所接受。
从其内涵上讲，机电一体化是指将机械、微电子、信息处理、自动控制、传感测试、电
力电子、接口、信号变换以及软件编程等技术综合运用，使物流、能流、信息流融为一
体的现代工程技术。70年代中期到80年代初，国外一些先进采煤国为适应高产高效的需
要，在监督与控制方面不断采用电子和计算机等新技术、相应开发出采煤机自动导向系
统、监测与故障诊断系统，支架的电液控制管理系统以及通信、信号系统。机电一体化技术
的开发和应用不光可最大限度发挥设备效能，而且由于高度准确的在线诊断，从而大大
提高了设备的安全性和可靠性，增加了设备的开机率。这就在很大程度上避免了由于采
但是，“机电一体化”涉及的范围大多分布在在基础自动化部分，即传感、检测、执行、
供电以及过程自动控制等。按照这种模式，在工业生产里，不同生产的基本工艺过程分别形成
许多局部自动化的“独立岛”。在独立岛内，自动化的水平可以是先进的，但各岛之间只
保持着极少的、必要的弱联系，各岛的信息无法完全共享，信息管理上还依靠管理人员
的介入，难以充分的发挥基础自动化的效能。而煤炭行业的综合自动化系统正是解决这一
根据煤炭行业综合自动化的特点，要实现总体优化目标T（时间）、Q（质量）、C
（成本）、S（服务）、E（环境），对生产设备与过程、作业环境与安全的实时监控以及
生产基层的自动化是煤炭行业综合自动化的重要内容和关键技术，是创造效益的重要基
西安华光信息技术有限公司根据煤炭行业的特点，开发研制了具有中国特色的（尤
其符合神东矿区特点），世界领先水平的矿井综合自动化系统，已经成功应用于大柳塔矿、
榆家梁矿、孙家沟矿、补连塔矿、上湾矿和哈拉沟矿等神东公司的各主力矿井，实现了
“减员提效”的目标，取得了良好的经济效益与社会效益，并作为神东矿区的四项创新
华光公司在以往成功经验的基础上，结合锦界煤矿的实际生产、布置和工艺情况，
1）各生产的全部过程全面实现自动化，并在矿、厂、站调度室分别对各生产环节进行监控,
4）在实现设备层、控制层全面自动化的基础上，提高信息层的技术上的含金量。可通过引
5）实现生产控制的实时数据库和信息管理的关系数据库的接口，可以在一定程度上完成信息系统
6）上位监控系统软件、网络管理软件等均基于WEB浏览器模式开发，支持远程监
煤矿综合自动化网络系统直接担负着煤矿矿井各生产系统的联络、三遥以及信息上
锦界煤矿综合自动化系统按照安全、实用、可靠、先进、开放指导思想，吸收以往
成功的经验，建设全矿的自动化调度监控系统，建立现代化的、覆盖矿井各生产系统的
选用先进的技术和设备来保证总系统安全可靠正常地运行，提高运行管理和维护
的水平，降低运行管理费用，减轻工作人员的劳动强度，提高各种信息的传输及分析能
PLC在工业控制管理系统中得到了十分普遍的运用，一般在工业现场中，人们往往采用
一种网络通信方式来进行信息共享，这样的控制方式对于较小的系统而言不会发生任何问
题；然而在某些复杂的系统中，由于系统的各个组成部分所实现的功能不同，尤其是各
部分对时间、延迟、通讯量的需求不同，当仅使用一种网络时，常常会出现系统各部分
无法完好协调的情况，即一种网络可能不能满足系统整体的控制需求。因而，在一个系
锦界矿综合自动化系统所需覆盖的范围广、规模大、控制距离长、涉及工艺多、信
息量大，点对点控制没办法实现现场的实际要求，为了最大限度的保证系统的可靠性和实
根据自动化调度监控系统各组成部分的不一样的需求，系统模块设计为多级异构网络结构：
•自动化和控制层采用控制网、DH+网和第三方SFK网等通讯技术，通过实时
三级网络之间的互联互通将由带背板通讯功能的ControlLogix网关来桥接或传送网
络之间的控制及信息数据，通过软件编程配置，实现异构网络之间及异型数据库之间的
同时，矿自动化网络又隶属于更高级的神东公司综合信息网络，构成一个上通下达
在三级网络中，信息层不在本次招标范围以内，本技术规范书只对所涉及的自动化
根据监控分站的位置分散、距离远的特点，控制网络按生产关系和物理位置构成的
逻辑多链路网络结构，将锦界矿所有监控点通过多链路连接为一个统一的控制网络，并
选用ControlNet作为控制层网络，主干采用光纤传导模式，由调度中心通过62.5/125
um光缆连接包括井下中央变电所及水泵房、3-1煤皮带变电所、通风机房、地面主井主
井驱动机房、原煤仓上配电室、筛分车间、和装车仓定量快速自动装车站等控制分站或
控制系统，构成整个控制层网络，其余如皮带监控系统用软件编程实现第三方通讯就近
接入网络，主井、顺槽皮带等CST系统经DH+接入临近的控制分站，实现网络扩展。具
调度（集控）室是全矿安全生产的监控指挥中心，所有的控制信息在这里汇总并由
此发布（本小节只配置矿调度室，筛分车间集控和装车站上位监控系统分别在各部分叙
述）。根据控制网结构，设置4台监控主机，其中2台对应矿井生产系统，互为热备，1
台作为报警机，另1台是地面生产系统（筛分车间集控和装车站自控）的监测机，分别
块接入矿局域网交换机，两种接口模块间经由ControlLogix网关背板直接通讯，完成
在ElherNet上系统服务器和多台通讯计算机，负责打印、数据存储、信息服务及通
监控软件平台采用RSView32,通过SCADAServer实时采集各系统的数据，即可在调
度室实现操作控制；数据上传矿信息网后，可实现在办公终端监视生产的全部过程，供决策部
RSview32是基于Windows的自动化监控软件平台，使用它开发的监控应用软件能
令编程嵌入：编制的结构化程序可方便地与其它Windows应用程序和数据库进行
令软件扩展能力：可开发具有程序标准接口的ActiveXTM控件，极大丰富了应用
令绘画及动画：可自由编制、编辑及显示画面，并利用丰富的面向对象的图形库、
令报警功能：可设置了开关量或模拟量报警控件，用报警摘要窗口显示报警信息。
令动作记录：可对命令或宏指令的执行、系统信息/错误、通讯错误等等动作予以
(RDBMS)自动生成报表记录。可将历史数据和实时数据采用同一个趋势图控
件切换显示。此外也记录于ODBC支持的DBF文件格式中。在记录成dBaseIV
令趋势功能：可在一个趋势图中可绘制实时数据、历史数据等最多16条数据曲线,
令与Microsoft产品共享数据：由于支持开放型数据库，故而应用软件能够方便
地与Microsoft产品的数据实现共享，并可进行标签的参照及管理。由于应用软
件的图像为OLE,当嵌入Excel、Word、Access等应用时，不有必要进行文件的
令与先进的OPC规约完全兼容：OPC规约是一种比传统DDE更高效、可靠的通
另外，控制网网络组态软件RSNetWorxTM可提供网络的视图，研发人员不用梯形
应用软件是自动化系统的重要组成部分，它对自动化系统的重要性就象大脑对人的
重要性一样。系统构成后，如何使其发挥更大的作用，应用软件将起到决定性的作用。
其中最后三种软件是生产指挥的人机对话窗口，是总系统的眼睛，以下是其达到
包括综采工作面监测、运输系统监控、矿井变电所（配电室）电力三遥、矿井排水系
锦界煤矿虽然属于锦界国华能源有限公司，但考虑到由神东公司管理，按照目前神
东公司生产作业由三个部门分别专业化管理，故锦界煤矿生产系统的分属关系应该是：
因此，在本技术规范书中对工程范围中的10项内容，按所属系统分别进行描述。
矿井所有生产单元均设有监控系统，设计考虑控制规模、网络连接、安装实施以及
神东公司备品备件的真实的情况，选用ControlLogix系列处理器，各分站系统主控制器与
各设备的智能采控模件如PM3000及FLEXI/O等以DeviceNet网络方式来进行通讯，采集
综采面顺槽皮带、3T煤皮带、破碎机、井下煤仓给煤机、主斜井皮带、101上原煤
1）根据以往矿井皮带监控系统的经验，结合锦界矿真实的情况，确定自动化方案。
顺槽皮带本身控制管理系统（含皮带高、低压配电、皮带机保护、CST控制、皮带存贮仓
及张紧等）随皮带机全套引进，投标者只完成顺槽皮带控制管理系统与矿井皮带运输监控系
皮带单机控制管理系统包括高、低配电控制;道奇公司生产的CST软启动装置通讯（链接）；
皮带机的保护系统；以及皮带张紧装置四部分所组成一套完整的“皮带机单机自动控制系
①与CST软启动系统通讯，完成皮带开、停控制，并检测CST运行参数，如离合压
②高、低配电柜状态参数及电气参数检测（如电压、电流、功率、功率因数等）。
④皮带保护系统选择技术先进、可靠性高、维护简便的皮带保护系统，保护种类有:
速度（打滑）跑偏、急停、纵撕、堆煤、烟雾温度等，在矿调度室可屏蔽各种保护，皮
破碎机控制具有遥控，就地及检修三种控制方式、解锁运行方式，及检测破碎运行
配仓刮皮及卸料闸板控制具有：遥控、就地、检修三种控制方式及遥控连锁就地解
刮板机具有温度、断链及堵转保护：检测刮皮机运作时的状态及电气参数；配仓刮板控
在两个原煤仓上各设一台引进的超声波料位计，检测两个原煤仓的煤位，根据煤仓
煤位控制翻板、刮板机（含刮板机卸料闸板），实现自动配仓功能，自动配仓系统具备遥
为了完成检测高压柜状态与电参数并实现遥控，每台高压柜内装有PM3000电力监测
模块及FLEXI/O模块；低压柜中加装FLEXI/O模块，完成进线柜和负荷控制柜的遥控
及负荷柜各回路的状态参数检测，从而将普通型高低压柜改造成智能型高低压开关柜；
主井驱动机房控制站负责主井变电所高低配电控制、主井皮带CST软启动装置通讯、
皮带机的保护系统通讯、皮带张紧装置四部分所组成的“皮带机单机自动控制系统”。
根据系统要求和自动化实施经验，主机选用Rockwell公司生产的ControlLogiXo
注意！主井皮带监控系统最重要的包含CST控制管理系统和皮带保护监测系统。CST控制器提
供了一个DH+通讯协议接口，设计从主井驱动机房控制站的DHRIO模块用DH+与其连
接。皮带保护监测系统应选用ZBKII系统，它们除了完成皮带自身的保护控制外，还提
供了一个RS-485的标准电气接口，设计用ControlLogix中的可编程序模块(ADM)与其连
接，通过高级语言的编程，使ADM模块的通讯口具备与皮带保护控制器相同的通讯协
议。在软件开发时，可将CST控制器和皮带保护系统控制器的内存地址直接读入驱动机
房控制器的内存地址中，并将控制器内存地址中的控制指令信息直接写入CST控制器和
至于张紧装置，由PLC模块的输入输出点连接，通过检验测试张力信号实现自动张紧，
原煤仓上控制管理系统主要完成101上仓皮带控制和保护、102和103配仓刮板机控制、
原煤仓料位检测和配仓状态监控(如闸门位置等)，也使用用一套ControlLogix实现自
•高低配电：KYGC-Z系列矿用一般高压柜8台；KYDZ-1系列矿用一般型低压柜5台。
根据系统要求和自动化实施经验，主机也选用Rockwell公司生产的ControlLogiXo
其系统配置、连接与功能雷同于主井皮带，配置一套ZBKH完成皮带保护及预警功能。
综采面顺槽皮带为成套引进设备，驱动也是采用CST,它通过DH+网络直接就近接入
3T煤皮带变电所控制管理系统，并经过控制网络实现数据共享，形成完整的皮带运输监控系
通风机房共有12台高压柜和1台低压柜，按照智能柜的要求加装PM3000和FLEXI/0
ControlLogixPLC组成自控系统，外设整套负压、风量及进口风速监测装置，通过4-20砧
由于井下中央水泵房与井下中央变电所是联合建筑，其配电设备也是一个整体，故
（1）井下中央水泵房与井下中央变电所联合建筑，水泵房内设MD450-60X2型水
SZ-3J型水环式线）井下中央变电所为10KV单母线分段配电系统，内设KYGC-Z系列矿用一般型
高压柜（含水泵配电柜）32台，KYDZ-1系列矿用一般型低压柜6台，高压柜
③监测每个高压回路，电气参数如电流、电压、有功、无功、功率因数、电量，及
⑤对综采面移动变电站只完成可行性论证，不做设备选择及经济估算，但可提出对
③根据水仓水位高、低自动开、停泵（如采用真空泵灌水按程序自动开、停线、水泵三遥系统检测以下参数
6、流量计选用超声波流量计,应用超声波时差原理和先进的数字化处理技术,有在线
井下中央变电所及水泵房共有矿用一般型高压柜32台，低压柜6台，按照智能柜的
ControlLogixPLC组成自控系统，外设负压、压力、流量、液位等传感器监测水量参数,
工业场地与风井场地各有一座35KV变电所，采用微机保护的“四遥”系统，该工程
（1）工业场地与风井场地两座35KV变电所，已连成一个系统，本标书只通过工业
（7）工业场地35KV变电所“四遥”系统必须支持C/S模式，并配备监测服务器及
2、设计光纤100M快速以太网连接办公楼主交换机，一台通讯计算机，设置在调度
综采面采机与液压支架，随引进的设备带一套监控系统，投标单位与引进厂家配合
将该系统引到矿井调度室完成对采机与液压支架运作时的状态及有关参数进行监测，另外留
考虑到综采工作面控制管理系统为配套引进，环境恶劣，控制信息和数据格式较为复杂,
且通讯协议不开放，故采用信息直接上传调度室，在信息层将数据汇入调度系统的方案,
即由综采设备成套方将信息通过独立信道上传信息层（即以太网）的计算机，并提供相
应的可共享数据，在信息层通过TCP/IP协议，将数据归入调度系统之中，实现综采工作
本规范书只按通讯要求提供所需的独立信道介质，共lOKm矿用阻燃型双绞双屏通
讯电缆。如果今后，综采工作面控制管理系统在井下直接入控制网的系统开发研制形成，可
矿井自动化调度网，又称工控网，是将各生产环节的监控或三遥系统组成统一的全
矿井自动化网络，且与矿井计算机管理系统联网，以此来实现管控一体化的全矿综合自动
说明：在前面第二部分《综合自动化总体技术》中已经较为详细地描述了综合自动化控
从附图《锦界矿综合自动化系统网络结构图》中能够准确的看出，在实际设计中，控制网
络运用冗余介质，以光纤传输为主，这是矿井本身通讯传输距离长的特点所决定的；网
络拓扑主要以总线式为主，俗称链接方式，但在井下中央变电所及水泵房和主井驱动机
房两处又设计了分支，即“星型”结构，不仅满足了矿井自动化网络连接的实际需要，
ControlNet网络不但可以是简单的总线结构或星型结构，也可以是两者复合构成树型
自动化网络系统为实时监控网络结构，具备有完善的生产监控管理功能，对全矿各
主要生产环节及相关的辅助环节的生产的全部过程进行实时数据采集、传输、处理、显示、记
录、打印，对装车站、地面生产系统、皮带运输系统、变电所和通风机等设备做集中
监控，同时配合工业电视系统来进行安全图像监视，以保障人员及设备的安全，全面提高
各监控系统实时采集生产工况参数，能够使用图形、报表的形式显示系统的实时工
以上生产实时监测数据均可存贮于生产实时数据历史数据库中，可实现历史回显、
当设备故障或模拟量超限时，生产监测及管理网络同步显示故障设备名称，并可实
现语音报警、实时打印故障功能。服务器将该故障信息存入故障信息数据库，供以后统
工业电视信号可接入监测终端，当出现异常（故障、违章、检修）时，可将此画面
在网络服务器中建立了综合历史数据库，定时将生产、经营等数据存入数据库中，
制作计划、生产完成情况的趋势变化分析图表，为今后的生产计划提供参考；根据外运下达
计划和设备实际状态、仓储煤量，合理的安排生产计划、设备维修计划，以最大限度的减
地面生产系统的集中控制管理系统主要控制从原煤仓下给煤机开始直到产品仓上及去电
厂的转载点的整个生产系统的所有流程设备，主控PLC设于筛分车间低压配电室，远程
分站包括原煤仓下、产品仓上配电室10分站，高压配电监控系统与矿井生产系统同样配
集控系统控制的范围：从原煤仓下给煤机开始到产品仓上配仓刮板，全部生产过程
①具有集控就地与检修三种控制方式，集控方式分为逆煤流启车，顺煤流停车；顺
B、每个仓下六台给煤机中，有两台需具有调节给煤量的功能，给煤量的调节选用进
B、具有完善的皮带机的保护，如跑偏、打滑、纵撕、堆煤、温度，开车前预警等功
D、皮带电子称接入，在调度室监测皮带运量，上位机具有小时班、日运量累计存贮、
参考神东矿区的洗煤厂的集中控制管理系统选型，选择PLC5系列PLC作为集中控制系统
因为地面生产系统是固定系统，与矿井生产系统不同，故而设计为控制电缆将10信
系统设计全面，采集的状态量包括断路器、接触器、热继电器、漏电继电器、就地
按钮和设备保护（如皮带保护、堵转等）等信号，这样设计虽然占用10点数较多，但是
非常有利于设备故障诊断，可以极大地提高设备维护效率。高压设备的控制参见第三部
锦界煤矿自动化快速装车站，是依附产品仓的国产一体化快速装车站，设有称重、
液压、控制、装车溜槽及配电等五个部分。装车能力为5300t/h,装车精度为：单节车
0.3%、整列0.5%,装车速度：单节车45秒（62T车皮），整列车50分钟。系统的控制
锦界矿自动化快速装车方案，是在总结了神东公司引进和国产的多套自动化装车站
的工作原理、设备运转情况及长时间运行经验，结合锦界矿的真实的情况精心设计的，具有
与引进的自动化快速装车系统比较，本方案减少了给煤机、上仓（塔）皮带及缓冲
本方案除了液压、称重及主控设备部分核心元件选用国外产品，绝大部分设备、材
料均选用国产设备。其系统模块设计、应用软件编制，安装调试等全部在国内完成，填补了
自动化快速装车系统的核心部件（如：电磁阀、液压阀、称重传感器及PLC控制器
等）均选用美国先进产品，应用软件在消化总结了引进系统的软件基础上，进一步优化,
由于该方案减少了很多生产环节与大量设备，加之系统的国产化，其基建投资比全
③液压系统：定量及装车溜槽的液压控制管理系统；干油自动注油系统及防冻液系统预
控制系统的主控制机（PLC）、上位工控机、称重与料位监测，选用先进的国外引进
液压系统：油泵、电液阀、电磁阀、压力保护传感器等选用先进的国外引进产品。
装车系统统计负荷为313KW,全部为低压负荷。采用高压供电方式，其电源引自筛分
按负荷统计，考虑负荷率(0.85)、同时率(0.85)、功率因数(0.85)等因素，计算
⑵按室内安装且与低压配电柜同排布置，选用SCG-400/10/0,4型干式变压器一
台，(功率P=400KVA,电压：10/0.4KV)变压器装在非标准的柜体内，组成变压器柜。
装车系统用电负荷，主要有2台55KW油泵及14个电磁阀，前者由配电柜经PLC控
制，后者由PLC(经小型继电器)直接控制，选用国产多米诺低压配电柜，可确保装车系
为避免强电接地系统对计算机系统干扰，本方案采用强电与弱电两套接地装置，前
者采用接地扁钢，钢管接地极构成接地系统，接地电阻W4Q；后者采用铜线、紫铜板接
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