MODBUS轉(zhuǎn)PROFIBUS網(wǎng)關(guān)在煤礦井下電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中

系統(tǒng)概述

近年來，隨著計算機控制技術(shù)與通信技術(shù)的突破性進展以及煤礦安全監(jiān)控技術(shù)的成熟，煤礦井下供電已經(jīng)開始在越來越廣的范圍內(nèi)開發(fā)應(yīng)用計算機遠程監(jiān)控系統(tǒng)，使之成為安全、高效生產(chǎn)的有力保障。同時，煤炭管理部門為了加強對煤礦安全生產(chǎn)的監(jiān)管力度，也要求所屬礦井的安全生產(chǎn)與管理能夠及時監(jiān)控，實時了解與查詢現(xiàn)場安全監(jiān)測監(jiān)控信息。國家發(fā)改委、國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局、國家煤礦安全監(jiān)察局在2005年聯(lián)合下發(fā)了發(fā)該能源【2005】457號文件，文件中第44條要求：對煤礦供電系統(tǒng)進行實時監(jiān)控。以減少無計劃停電、停風(fēng)、有效地遏制瓦斯積聚現(xiàn)象，確保煤礦安全生產(chǎn)。

全礦井突然停電會使主要通風(fēng)機停轉(zhuǎn)，煤礦井下無風(fēng)造成瓦斯積聚，隨便送電，很可能引起瓦斯爆炸;停電使水泵必能及時排水，時間長了，可能造成淹井事故;有封閉火區(qū)的礦井，全礦停電后，可能出現(xiàn)CO和瓦斯外泄，造成中毒或窒息事故等。

系統(tǒng)構(gòu)成

煤礦井下電網(wǎng)安全監(jiān)控系統(tǒng)采用工業(yè)以太網(wǎng)加現(xiàn)場總線模式，主干信道是光纖以太環(huán)網(wǎng)到各變電所，通過交換機以及PROFIBUS總線轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)將各電力分站現(xiàn)場總線接入系統(tǒng)。在變電所內(nèi)采用分布式的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，各個開關(guān)的綜合保護器通過MODBUS轉(zhuǎn)PROFIBUS網(wǎng)關(guān)和RS485轉(zhuǎn)PROFIBUS網(wǎng)橋接入到電力分站。系統(tǒng)共有四個部分組成：

高壓防爆開關(guān)的綜合保護，一臺高壓防爆開關(guān)裝設(shè)一臺綜合保護器。

測控分站，變電所及工作面的測控分站。

地面礦調(diào)度中心的監(jiān)控主站。

礦領(lǐng)導(dǎo)及相關(guān)機電管理部門監(jiān)測監(jiān)控機。

電力分站中需要解決的一個問題是將不帶有PROFIBUS接口的綜合保護器接入到PROFIBUS總線系統(tǒng)中。在雞西某煤礦井下電網(wǎng)安全監(jiān)控系統(tǒng)的電力分站中，PLC選用西門子S7300系列315-2DP，綜合保護器選用天津天礦的產(chǎn)品。天津天礦的綜合保護器產(chǎn)品不帶有PROFIBUS通訊接口，只有RS485通訊接口，因此不能直接將綜合保護器接入到西門子PLC中。應(yīng)用北京微硬創(chuàng)新科技有限公司的MODBUS轉(zhuǎn)PROFIBUS網(wǎng)關(guān)和 RS485轉(zhuǎn)PROFIBUS網(wǎng)橋，將天津天礦的綜合保護器接入到PROFIBUS總線中，系統(tǒng)示意圖如下：

測控分站與地面監(jiān)控主站之間用光纖相連，構(gòu)成雙環(huán)自愈的光纖以太網(wǎng)，該光纖以太網(wǎng)留有多個備用的以太網(wǎng)口，以便于作其它業(yè)務(wù)通道，變電所的視頻、音頻系統(tǒng)等，也可接入該以太網(wǎng)系統(tǒng)。礦調(diào)度中心的監(jiān)控主站與礦領(lǐng)導(dǎo)及相關(guān)機電管理部門監(jiān)測監(jiān)控機之間通過現(xiàn)有的光纖相連。

技術(shù)特點

本項目實現(xiàn)在地面調(diào)度中心顯示和記錄各個變電所6kv部分的所有數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對井下變電所的遙測、遙控、遙信和遙調(diào)，從而實現(xiàn)變電所的無人值守，大幅度提高礦井供電的安全性和可靠性，搭建煤礦安全生產(chǎn)信息自動化平臺，以此提高煤礦的綜合信息自動化水平。系統(tǒng)特點如下：

(1) 具有較強的抗干擾能力。當(dāng)系統(tǒng)某節(jié)點發(fā)生嚴重錯誤時，具有自動關(guān)閉該節(jié)點輸出的功能，切斷該節(jié)點與總線的聯(lián)系，使總線上的其它節(jié)點及通信不受影響。

(2) 系統(tǒng)具有分時電度記錄功能，便于用電管理。

(3) 在地面實現(xiàn)井下供電系統(tǒng)的所有電氣量的監(jiān)測，信號量的監(jiān)視，開關(guān)分合控制操作，定值設(shè)定等，可實現(xiàn)變電所的無人值班。

(4) 性能優(yōu)越的失壓保護，能夠區(qū)分電壓波動和母線失壓，并在全站停電的情況下，失壓保護準確及時跳開開關(guān)，徹底避免以往由于電壓閃動而造成的井下大面積停電的煩惱。

(5) 保護裝置數(shù)字化，保護動作精度高、動作快，可靠性高，徹底免除老式保護動作值漂移，動作靈敏度差造成的保護誤動和越級跳閘。

(6) 精確的事件順序記錄和故障錄波功能，有助于迅速查找故障，大大縮短變電所停電時間及恢復(fù)送電時間，徹底避免故障后試合開關(guān)再次造成頂級跳上級開關(guān)的煩惱。