煤礦井下綜合自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用

項(xiàng)目介紹

山西焦煤集團(tuán)霍州煤電公司李雅莊礦，礦井井田面積34平方公里，地質(zhì)儲量24285.4萬噸，可采儲量13452.8萬噸，年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力150萬噸。煤炭產(chǎn)品為主焦煤，素有“冶金工業(yè)細(xì)糧”之稱，是冶金、化工企業(yè)的理想煉焦煤。在2009年，羅克佳華宣布將與中國——羅馬尼亞在霍州礦區(qū)合作興建的第二對大型礦井——李雅莊煤礦展開戰(zhàn)略合作，致力于整合雙方在數(shù)字化煤礦應(yīng)用平臺及自動化、信息化方面的優(yōu)勢，為煤礦建設(shè)帶來數(shù)字化、人性化的互動體驗(yàn)。隨后，羅克佳華與山西焦煤集團(tuán)霍州煤電公司李雅莊煤礦工程技術(shù)中心正式成立。

李雅莊煤礦采用了一套井上井下自動化系統(tǒng)，能對礦井實(shí)時(shí)情況實(shí)現(xiàn)無人自動監(jiān)測、自動報(bào)警，能確保安全監(jiān)測業(yè)務(wù)準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、快速的運(yùn)行，保證搶險(xiǎn)救災(zāi)、安全救護(hù)的高效運(yùn)作，對煤炭開采各生產(chǎn)成本指標(biāo)作出科學(xué)、全面的統(tǒng)計(jì)分析，對單位內(nèi)部員工作出詳盡、周密的人事安排，并提供全面系統(tǒng)的決策資料，是各級領(lǐng)導(dǎo)對煤礦管理做出科學(xué)決策的最佳助手。

系統(tǒng)需求

產(chǎn)品全部采用工業(yè)級產(chǎn)品，確保系統(tǒng)24小時(shí)連續(xù)可靠的運(yùn)行。

工作時(shí)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)成鏈狀結(jié)構(gòu)，千兆帶寬，環(huán)網(wǎng)冗余。

采集井下數(shù)據(jù)，可逢變主動上報(bào)，便于工作人員及時(shí)處理。

能適應(yīng)嚴(yán)苛的現(xiàn)場應(yīng)用環(huán)境，例如寬溫和抗電磁干擾等。

Moxa解決方案

李雅莊煤礦的井下自動化系統(tǒng)需要能組成千兆環(huán)網(wǎng)且具備高可靠性的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，最終采用了Moxa EDS-728模組化工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)。EDS-728模組化以太網(wǎng)交換機(jī)具有4個(gè)千兆端口和24個(gè)以太網(wǎng)端口，讓系統(tǒng)在擴(kuò)展時(shí)具備更大的靈活性。此外，EDS-728具有多種高性能的網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)，例如環(huán)網(wǎng)冗余自愈時(shí)間小于20ms，支持RSTP/STP協(xié)議，支持IEEE 802.1X和https/SSL網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議等，讓實(shí)際應(yīng)用變得更為可靠。

在李雅莊煤礦的礦井下，電源不是常用的諸如220V或110V等電壓，而是采用127V直流電，因此采用ioLogik E2242對井下電源的模擬量進(jìn)行采集。ioLogik E2242配有4個(gè)AI和12個(gè)DIO，在這個(gè)案例中利用4個(gè)AI對井下的電壓值進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，從而保證井下供電正常。ioLogik E2242支持ClickGo?，可通過TCP、UDP、e-mail和SNMP Trap立即報(bào)告事件，便于工作人員及時(shí)處理異常情況。不僅如此，ioLogik E2242的主動上報(bào)功能替換了以往的輪詢架構(gòu)，不僅為只需要做采集部分的點(diǎn)減少了用以往PLC的成本，更大大節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)帶寬的占有率。

此外，井下還有多個(gè)串口設(shè)備無法連接至以太網(wǎng)，因此Moxa提供了全方位的解決方案，提供了NPort 5130去連接井下部分串口設(shè)備。

在井下對產(chǎn)品的要求非常高，Moxa產(chǎn)品都具有高可靠性，不僅支持0 ~ 60℃工作溫度，還通過了各種安規(guī)認(rèn)證，包括UL508、UL等，以及UL/cUL Class I，Division 2，Groups A，B，C和D，ATEX Zone 2和EEx nC IIC等危險(xiǎn)區(qū)域的認(rèn)證，這些可大大確保產(chǎn)品在24小時(shí)連續(xù)可靠的運(yùn)行。

在李雅莊煤礦的井下自動化系統(tǒng)中，最終選用了EDS-728模組化工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)8臺、ioLogik E2242以太網(wǎng)微控制器8臺、NPort 5130串口設(shè)備聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器12臺。目前產(chǎn)品正可靠穩(wěn)定的運(yùn)行著。

系統(tǒng)配置圖（正在外包重新畫）

井上井下自動化監(jiān)控系統(tǒng)



井下綜合自動化系統(tǒng)



為什么選擇Moxa？

EDS-728支持Moxa Turbo Ring，自愈時(shí)間20ms，確保網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定可靠運(yùn)行

EDS-728具有簡單易用的網(wǎng)管功能，方便系統(tǒng)配置

EDS-728采用單模光纖進(jìn)行傳輸，適用于煤礦井下的長距離傳輸

ioLogik E2242以太網(wǎng)微控制器可主動發(fā)送報(bào)警信息，節(jié)省PLC成本

NPort 5130提供串口設(shè)備聯(lián)網(wǎng)功能

Moxa提供全方位解決方案和一體化服務(wù)

應(yīng)用產(chǎn)品介紹



EDS-728 (http://www.moxa.com.cn/product/EDS-728.htm)

4個(gè)千兆端口＋24個(gè)快速以太網(wǎng)端口

支持Gigabit Turbo Ring，RSTP/STP（IEEE802.1W/D），用于以太網(wǎng)冗余

支持QoS，IGMP snooping/GMRP，VLAN，LACP，SNMP V1/V2c/V3，RMON

支持Turbo Ring（自愈時(shí)間 20 ms）



ioLogik E2242 （link：http://www.moxa.com.cn/product/ioLogik_E2242.htm）

4個(gè)AI和12個(gè)DIO通道

通過TCP、UDP、e-mail和SNMP Trap立即報(bào)告事件

簡單易用的ClickGo?可實(shí)現(xiàn)本地控制

通過Modbus/TCP和SNMP協(xié)議進(jìn)行I/O控制



NPort 5130 （link：http://www.moxa.com.cn/product/NPort_5130.htm）

1口RS-422/485串口設(shè)備聯(lián)網(wǎng)

支持Windows/Linux COM串口驅(qū)動程序模式

提供包括TCP Server、TCP Client、UDP Server/Client和Ethernet Modem在內(nèi)的不同socket操作模式

所有信號內(nèi)置15 KV突波保護(hù)

支持網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP MIB-II