微山湖礦業(yè)集團崔莊煤礦

微山湖礦業(yè)集團崔莊煤礦主井提升機自動化集中遠程控制系統(tǒng)技術(shù)要求2021年8月主井提升機自動化集中遠程控制系統(tǒng)技術(shù)要求一、項目概述設(shè)備名稱：主井絞車控制系統(tǒng)自動化改造規(guī)格型號：與TKM-BP(ZB)配套安裝地點及用途：崔莊礦主井?dāng)?shù)量：1套主井提升系統(tǒng)采用2JK-2.5×1.2E型單繩纏繞式提升機，提升高度287.24米，最大靜張力90kN，最大靜張力差55KN；配YR500-8型630KW高壓交流電動機；最大提升速度7.47m/s；天輪直徑2.5m；提升容器為一對額定載重5t的JLG-5AQ型鋁合金箕斗；提升鋼絲繩為2根6V×34+FC-28型鋼絲繩；電控系統(tǒng)采用TKM-F型PLC電控系統(tǒng)；制動器由4對盤式制動器組成，選用TE160型液壓站，可實現(xiàn)二級制動。附主提升機電機參數(shù)：名稱三相異步電動機頻率50Hz型號YR500—8絕緣等級F額定電壓6000V總重4430kg額定電流76.3A標(biāo)準(zhǔn)編號JB/DQ3135轉(zhuǎn)子電壓823V出廠編號Z-1500500R172C78轉(zhuǎn)子電流473.7A日期2017-11額定功率630KW接法Y轉(zhuǎn)速735r/min防護等級23功率因數(shù)0.843安裝型式B3制造廠家上海電氣集團上海電機廠有限公司使用地點主井二、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)《煤礦安全規(guī)程》（2016版）《煤礦安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化管理體系基本要求及評分方法（試行）》（2020版）相關(guān)要求電工委員會IEC標(biāo)準(zhǔn)及其它有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)三、總體要求主井絞車控制系統(tǒng)自動化必須在原電控系統(tǒng)基礎(chǔ)上進行升級改造，確保新、老裝置無縫切換，保證各種情況下的安全操作。完善系統(tǒng)操作方式，主控系統(tǒng)具有自動、半自動、手動、檢修、應(yīng)急以及特殊工況運行等控制功能。完善保護功能，主控系統(tǒng)具有《煤礦安全規(guī)程》中規(guī)定的所有保護的模擬和實際的試驗功能。增加基于無人值守的各項保護、預(yù)警功能，有效杜絕設(shè)備故障及事故。增加卸載滯煤系統(tǒng)，可以自動識別箕斗內(nèi)滯煤情況，當(dāng)箕斗內(nèi)有存煤未卸載掉時嚴禁自動開車并發(fā)出報警。完善硬件設(shè)備，在現(xiàn)有控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上改造絞車房主操作站，保證與原有設(shè)備配合使用，實現(xiàn)PLC站與站之間的工業(yè)以太網(wǎng)通訊網(wǎng)絡(luò)。其主要功能是對整個提升狀態(tài)和外圍傳感器狀態(tài)的監(jiān)視、監(jiān)控，有特殊情況時可人為干預(yù)絞車的控制。卸載間內(nèi)新增1個絞車自動化操作站，并在卸載間加裝監(jiān)控顯示設(shè)備等。新增集控室操作分站（上位機），配備監(jiān)控顯示設(shè)備。要求主井主操作站優(yōu)先級最高，可以實現(xiàn)主井提升機的所有功能。卸載間操作站優(yōu)先級次之，功能與主操作站一致，但受主操作站控制。運轉(zhuǎn)集控室操作分站在未被授權(quán)的情況下，只可監(jiān)視，不可操作。主控系統(tǒng)以PLC實現(xiàn)提升過程的位置控制，要求PLC采用西門子S7-1500系列PLC，提升速度滿足速度圖的要求，實現(xiàn)全數(shù)字行程閉環(huán)控制，確保準(zhǔn)確停車；主控系統(tǒng)預(yù)留數(shù)據(jù)通訊接口，有RS485和以太網(wǎng)接口，供客戶后期使用。主控系統(tǒng)PLC裝置有防止強電竄入的保護設(shè)施，整個控制系統(tǒng)有可靠的阻容吸收保護、過壓保護和抗干擾、防靜電、防雷擊能力。主控系統(tǒng)滿足現(xiàn)有提升信號的基本要求，實現(xiàn)提升方向閉鎖、開停信號閉鎖、運行速度閉鎖、檢修信號閉鎖、急停信號閉鎖等。上位機實時動態(tài)地監(jiān)視顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)和運行參數(shù)，并顯示各種故障類型、故障發(fā)生時間，主要參數(shù)均有完善的監(jiān)視、顯示和記憶及歷史記錄，便于狀態(tài)監(jiān)視和分析。上位機界面能夠進行超速、限速、錯向等保護的模擬試驗，確保絞車的重要保護試驗靈敏可靠。完善監(jiān)視監(jiān)控、廣播預(yù)警系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程調(diào)度臺操作，實時監(jiān)視每臺設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)。主控系統(tǒng)監(jiān)視保護齊全，動作可靠，涉及安全的測量環(huán)節(jié)、監(jiān)視環(huán)節(jié)及安全回路應(yīng)采用雙線制原則構(gòu)成，形成主控和后備雙PLC安全回路保護。增加新的功能化檢測設(shè)備，整合現(xiàn)有系統(tǒng)控制，增加檢測、監(jiān)測、監(jiān)視點，合理優(yōu)化安裝位置，完善設(shè)備保護功能及保護裝置，替代人工參與的檢測、檢查。實現(xiàn)主井提升循環(huán)的全自動化提升，新裝置與原控制系統(tǒng)完成通訊、數(shù)據(jù)交換、采集、解析，傳輸并在各個終端控制機顯示、遠程操作控制。具有全控制系統(tǒng)故障顯示、報警、診斷功能。四、技術(shù)要求1.完善系統(tǒng)操作方式1.1手動操作方式：保留原PLC控制系統(tǒng)的全部操作功能，在操作臺、PLC柜、變頻柜等設(shè)備附近增加正常停車功能，緊急停車功能并有防止誤碰裝置，做到發(fā)現(xiàn)緊急情況能夠讓司機及巡檢人員完成停車操作防止事故發(fā)生。組態(tài)界面內(nèi)的軟件實現(xiàn)對應(yīng)顯示功能狀態(tài)。1.2半自動操作方式：絞車的加速、等速、減速、爬行階段，由系統(tǒng)自動控制，不需要司機操作。此時司機的操作只限于啟動、停車時的手柄操作或按鈕操作。實現(xiàn)轉(zhuǎn)換開關(guān)功能切換方式，組態(tài)界面內(nèi)的軟件實現(xiàn)對應(yīng)顯示功能狀態(tài)。1.3全自動操作方式：1.3.1指定人員將運行方式旋鈕轉(zhuǎn)換開關(guān)打到全自動模式，在此模式下，不再做其它任何操作，絞車由信號控制，自動開啟輔機等完成自動提升。自動控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為自動運行前必須進行一個循環(huán)正反方向試運轉(zhuǎn)，正常后方可通過轉(zhuǎn)換開關(guān)完成自動運行轉(zhuǎn)換。每次轉(zhuǎn)換為自動運行后系統(tǒng)能夠獨立完成全自動裝載、卸載、提升運行。1.3.2時間時限保護方式：當(dāng)全自動運行過程中正常停車狀態(tài)下時間超過5分鐘（時間通過組態(tài)軟件調(diào)整）時，再次全自動運行時為自動運行，發(fā)出“絞車啟動，請運行危險區(qū)域內(nèi)的人員迅速離開”的語音告警，提示時間最低3分鐘（時間可通過組態(tài)軟件調(diào)整，語音提示需根據(jù)現(xiàn)場實際進行錄制），提示人員迅速離開運行危險區(qū)域。揚聲器可以與隊調(diào)度進行連接，可以隨時喊話。1.3.3因停電檢修、送電復(fù)位、檢修后試車或重故障停車后，無論絞車之前運行在何種方式下自動控制系統(tǒng)必須復(fù)位閉鎖到手動急停工作模式下，再次開車時需要人工復(fù)位，半自動運行一個循環(huán)后才能手動切換為自動運行方式。同時發(fā)出語音聲光報警提示。當(dāng)自動系統(tǒng)由自動轉(zhuǎn)換成手動時實現(xiàn)絞車減速停車功能。采用鑰匙按鈕，防止誤操作。絞車自動運行與信號裝載系統(tǒng)自動運行實現(xiàn)閉鎖連鎖。防止誤操作。1.4檢修操作方式：檢修操作方式采用硬件轉(zhuǎn)換開關(guān)方式進行切換，絞車進行檢查罐道、檢繩等工作時，可使用檢修模式，絞車穩(wěn)定慢速運行，方便維修工作。檢修速度控制要求：最大速度分別為0--2m/s，用于檢繩及檢修作業(yè)，相應(yīng)的數(shù)字減速點，減速距離、減速開關(guān)等保護齊全，自動運行提煤時功能無效。實現(xiàn)轉(zhuǎn)換開關(guān)功能切換方式，組態(tài)界面內(nèi)的軟件實現(xiàn)對應(yīng)顯示功能狀態(tài)。2.完善保護功能2.1《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定類保護必須閉鎖2.1.1保護出現(xiàn)故障動作時分為安全回路動作，安全制動；減速停車；閉鎖一次開車，閉鎖二次開車功能。提升系統(tǒng)故障類型分為輕故障、重故障，輕故障、輕微故障報警警示，重故障作用于停車、緊急停車，視現(xiàn)場設(shè)備故障程度情況判斷。重故障動作停車后，再次開車必須人工復(fù)位，經(jīng)過試運轉(zhuǎn)一個循環(huán)后才能人為轉(zhuǎn)換為自動運行方式。嚴禁提升機復(fù)位后自動切換到自動運行方式。2.1.2實現(xiàn)信號控制提升機運行，即打什么點開什么車，自動狀態(tài)下2、3點控制提升機運行方向，4、5點慢速開動提升機，1點控制提升機停車。1點長鳴控制提升機應(yīng)急停車。增加通訊提升信號接口，用于與信號系統(tǒng)對接，其間全速時，由急停信號發(fā)出，絞車減速停車，減速段加速度段有急停信號，直接停車，通過通訊傳送提升點數(shù)。2.1.3要求提升機房司機操作控制臺，卸載操作臺、集控室操作站（計算機），設(shè)置操作權(quán)限，三處操作位置互為閉鎖關(guān)系，其中一方使用時，其余各方自動閉鎖，防止誤操作。三處操作位置工作方式選擇有手動、半自動、全自動、檢修操作方式模式。2.1.4提升機控制程序內(nèi)設(shè)置保護模擬試驗程序，模擬絞車超速、限速、減速失效、錯向保護等《煤礦安全規(guī)程》有關(guān)規(guī)定保護的動作過程。并通過安裝在操作臺上的開關(guān)完成試驗功能。2.1.5硬件出現(xiàn)故障必須進行人工復(fù)位，防止不進行確認故障是否解除使用用軟件復(fù)位造成事故。同時發(fā)出相應(yīng)的語音警示及聲光報警，組態(tài)界面顯示閉鎖按鈕動作位置報警。2.2溫度保護所有溫度傳感器采用獨立的溫度顯示設(shè)備，與上位機采用通訊方式進行顯示，禁止采用接點輪詢方式進行溫度檢測，有備用擴展接口。對于滾筒大邊等特殊位置要采用紅外線非接觸式測溫元件。2.3震動保護電機、減速機、滾筒傳感器采用獨立的溫度顯示設(shè)備，與上位機采用通訊方式進行顯示。2.4煙霧保護設(shè)置類型2.4.1煙霧保護類型各電控室和控制柜內(nèi)安裝煙霧傳感器。2.5完善液壓站和潤滑站的保護和自動控制功能2.5.1對液壓站和潤滑站的電機及油溫、油壓實時監(jiān)視，如果超限可參與控制。為配套油冷機提供電源接口，其溫度控制靠自身檢測，自動投入運行，實現(xiàn)溫度自動調(diào)節(jié)控制。2.5.2液壓站和潤滑站油位、壓差數(shù)據(jù)異常時報警，報警時可實現(xiàn)減速停車、閉鎖二次開車功能。油過濾器堵塞時為輕微故障，給電控系統(tǒng)提供電氣接口，報警顏色為黃色。2.5.3優(yōu)化液壓站控制功能，實現(xiàn)《煤礦安全規(guī)程》雙管冗余系統(tǒng)功能。要求將液壓站、稀油站的控制功能集成到改造后的控制系統(tǒng)中，實現(xiàn)液壓站、稀油站倒泵控制、液壓站冷卻裝置切換、啟?？刂?。2.6智能記錄和網(wǎng)絡(luò)查詢功能2.6.1系統(tǒng)具有斷網(wǎng)報警功能，發(fā)生斷網(wǎng)時，系統(tǒng)發(fā)出聲光報警。待故障排除復(fù)位之前，自動開車方式需手動轉(zhuǎn)換成就地操作臺開車方式。2.6.2溫度、震動、煙霧、電流、提升速度、制動油壓、工作壓力等監(jiān)測數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)遠傳到絞車控制設(shè)備上顯示，并設(shè)置報警值。故障報警，包括聲音及指示燈報警。2.6.3可以根據(jù)設(shè)備故障顯示相關(guān)的信息；通過運行曲線的智能查詢，根據(jù)查詢結(jié)果進行故障判別；可以查詢歷史監(jiān)測信息。2.7卸載檢測及防止重斗下放功能要求實現(xiàn)箕斗卸煤時煤流檢測保護功能，卸煤量小于實際裝煤量1/3時保護動作，閉鎖二次開車。此狀態(tài)可以判斷卸載箕斗卸煤有沒有卸凈。實現(xiàn)箕斗負力下放時自動檢測減速停車功能，防止重斗下放。預(yù)留卸載煤位檢測裝置接口。卸載增加圖像識別，準(zhǔn)確檢測箕斗是否掛貨。3.完善硬件設(shè)備3.1硬件設(shè)備總體要求完成設(shè)備升級，增設(shè)自動化控制設(shè)備，遠程運行狀態(tài)實時監(jiān)控，故障報警及緊急情況下急停閉鎖功能。整個提升機的控制系統(tǒng)通過以太網(wǎng)和工業(yè)現(xiàn)場總線將提升機工藝控制系統(tǒng)構(gòu)成符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng)，形成提升機的分布式控制系統(tǒng)。使用西門子S7-1500系列PLC，滿足各地點設(shè)備、傳感器的配置要求。各個監(jiān)控站點組態(tài)畫面簡潔清晰、各類報警故障分畫面顯示，報警畫面彈屏，報警故障類型、故障點顯示清晰準(zhǔn)確，能夠記錄保存、歷史查詢，可直接指導(dǎo)對應(yīng)檢查。實現(xiàn)現(xiàn)場、遠程全自動開車和絞車運行狀態(tài)及組態(tài)畫面的實時監(jiān)控。實現(xiàn)遠程允許啟動控制及急?？刂疲瓿涩F(xiàn)場設(shè)備的停車控制、急?？刂?。并對提升設(shè)備、信號裝卸載系統(tǒng)的運行狀態(tài)、輕重報警類型進行聲光報警、告警、顯示，現(xiàn)場畫面組態(tài)，記錄及警示記錄、查詢功能。3.2主井絞車控制系統(tǒng)3.2.1主井絞車操作站更新主井絞車操作臺及副臺，在主井絞車操作站設(shè)置權(quán)限轉(zhuǎn)換操作開關(guān)。操作控制站，卸載操作站、遠程操作站位置具有正常停車按鈕、緊急停車按鈕、故障復(fù)位按鈕，實現(xiàn)停車、緊急停車、故障急停。每個操作臺（站）配備一臺上位機及顯示器，顯示、記錄提升機運行數(shù)據(jù)和狀態(tài)。新增操作站外觀應(yīng)根據(jù)用戶需求，結(jié)合現(xiàn)場實際安裝情況（尺寸、形狀、顏色），以及與其他配套設(shè)備兼容情況進行設(shè)計。并在界面進行故障部位顯示、報警、查詢功能，為絞車維修提供準(zhǔn)確故障點；要求各操作臺新增ROFINET網(wǎng)絡(luò)分站。配置網(wǎng)絡(luò)傳輸用服務(wù)器千兆交換機連接，具備光纖通訊功能。3.2.2卸載操作站增加卸載間操作臺，其主要功能是對整個提升狀態(tài)和外圍傳感器狀態(tài)的監(jiān)控，有特殊情況時可人為干預(yù)絞車的控制。卸載操作室內(nèi)安裝工控機1臺，實現(xiàn)監(jiān)視運行狀態(tài)，絞車控制監(jiān)控的全部功能，并在界面進行故障部位顯示、報警、查詢功能，為絞車維修提供準(zhǔn)確故障點。3.2.3新增自動化控制柜使用西門子系列S7-1500系列PLC，滿足各地點設(shè)備升級和自動控制要求，以及融合系統(tǒng)所配套傳感器的配置要求、滿足智能化平臺、調(diào)度大屏的數(shù)據(jù)投射。3.3其他升級系統(tǒng)硬件要求3.3.1重新對測速發(fā)電機編碼器連接器方式進行更換，安裝網(wǎng)絡(luò)絕對值編碼器，做到可靠運行，方便檢修及日常維護。3.3.2安裝數(shù)字式深度指示器，實現(xiàn)深度行程自動校正保護，保證行程準(zhǔn)確，更換鋼絲繩后自動校正井深行程。并在原有深度指示器的基礎(chǔ)上增加自動校正功能。4.視頻監(jiān)視、語音廣播、安防門禁系統(tǒng)4.1視頻監(jiān)視系統(tǒng)視頻監(jiān)視系統(tǒng)用于監(jiān)視人員檢修作業(yè)、固定設(shè)備、設(shè)備設(shè)施運行情況。視頻系統(tǒng)采用?？低暺放圃O(shè)備，視頻報警、預(yù)警24小時全時段記錄方式，具備視頻影像記錄回放、查詢功能。井筒內(nèi)需安裝防爆型高清攝像頭，部分位置需要網(wǎng)絡(luò)球機，實現(xiàn)調(diào)焦變焦功能。并能夠遠傳至集控機房視頻硬盤錄像機進行后臺記錄。視頻顯示在主井絞車操作站，卸載操作站，運轉(zhuǎn)隊集控遠程操作站，分別通過大屏幕顯示器顯示，分別配套分頻器，實現(xiàn)以上要求的視頻顯示功能。主井需將原有攝像頭融合，新增加一部分攝像頭滿足自動化對各個重要部位的監(jiān)控要求。4.2語音廣播通訊系統(tǒng)主井安裝廣播擴音揚聲器：當(dāng)全自動運行過程中正常停車狀態(tài)下時間超過5分鐘（時間通過組態(tài)軟件調(diào)整）時，再次全自動運行時為自動運行，發(fā)出“絞車啟動，請運行危險區(qū)域內(nèi)的人員迅速離開”的語音告警，燈光警示燈亮起，提示時間最低3分鐘（時間可通過組態(tài)軟件調(diào)整，語音提示需根據(jù)現(xiàn)場實際進行錄制），提示人員迅速離開運行危險區(qū)域。4.3安防門禁系統(tǒng)主井車房入口安全門安裝門禁系統(tǒng)，實現(xiàn)集中控制報警功能，實現(xiàn)持卡進入、離開開關(guān)門管制。配套上位機及相關(guān)配套器件，上位機儲存每一個門禁卡的進入時間，離開時間。五、主要設(shè)備清單序號設(shè)備名稱規(guī)格型號單位數(shù)量備注1自動化主電控系統(tǒng)電源柜（PLC）TKM臺1PLC為西門子S7-1500系列PLC。滿足智能化平臺數(shù)據(jù)投射（調(diào)度大屏）。自動化控制柜TKM套12無人值守控制系統(tǒng)操作臺TKM套1絞車原控制系統(tǒng)PLC全部更換成S71500系列PLC、全自動提升控制都采用S7-1500PLC（優(yōu)選進口品牌原件西門子、施耐德等。）主井卸載間操作臺（操作臺要將卸載站內(nèi)的其他設(shè)備都包含在卸載站操作臺內(nèi)，廠家現(xiàn)場測量尺寸）TKM套1上位機監(jiān)控系統(tǒng)(包含工控機、顯示器、無線鍵盤鼠標(biāo))套1IPC-610,CPUi3-910010代，內(nèi)存8G,硬盤2T,顯示器19寸。自動化軟件TKM套4預(yù)安裝在上位機內(nèi)3視頻監(jiān)視系統(tǒng)硬盤錄像機8864N-R8臺1有足夠富余量監(jiān)控攝像頭DS-2DC4223IW-D套1云臺攝像頭，帶支架、電源盒本安型攝像頭KBA12套1自帶光源、帶電源盒液晶顯示器55寸臺44門禁系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場實際情況安裝套15廣播系統(tǒng)廣播揚聲器套16故障診斷系統(tǒng)主程序軟件套1根據(jù)采集信號狀態(tài)判斷設(shè)備運行中的異常情況，并聲光報警溫度傳感器套1震動傳感器套1煙霧傳感器套17安裝附件套1編碼器、測速機等表中型號為參考型號，各投標(biāo)廠家可根據(jù)自己產(chǎn)品進行更改、增加，但所有納入“煤礦安全標(biāo)志管理目錄”管理的設(shè)備及配件必須有單獨的“MA”證。配置表中的配件、設(shè)備應(yīng)根據(jù)實際系統(tǒng)需要進行配備齊全。六、供貨要求1.設(shè)備尺寸及相關(guān)技術(shù)參數(shù)，廠家到現(xiàn)場測量，符合現(xiàn)場安裝條件。2.所有元器件選用名牌產(chǎn)品，主要元器件優(yōu)先選用先進、可靠的元器件。3.中標(biāo)方提供的設(shè)備必須是全新的