综采自动化系统培训讲义

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1、北京天地玛珂电液控制系统有限公司 Beijing Tiandi-Marco Electro-Hydraulic Control System Company Ltd,综采工作面自动化控制系统 培训讲义,无 人 化 开 采 项 目 部,培 训 部 门,培 训 提 纲,系统概述 主要功能及特点 设备安装 系统调试 软件配置,一、系统概述,（一）系统定义,什么叫SAM型综采自动化控制系统？,SAM型综采自动化控制系统是在综采工作面单机设备自动化的基础上，采用拟人手法，把人的视觉、听觉延伸到工作面，将工人从危险的工作面采场解放到相对安全的顺槽中心，建立一套以监控中心为核心，以工作面视频、音频、以太网、

2、远控为基础的集中自动化控制系统。实现在顺槽监控中心对液压支架、采煤机、刮板输送机、转载机、破碎机、顺槽胶带机、泵站、开关等综采设备进行远程操控，达到工作面“少人化”甚至“无人化”的开采目的。,一、系统概述,（二）系统范围,综 采 工 作 面 自 动 化 控 制 系 统,SAM,SAM,采煤机,胶带运输机,破碎机,运输机,转载机,组合开关,泵站,确保各设备协调、连续、高效、安全运行，尽可能将工人从工作面解放出来，实现工作面操作少人化甚至无人化。,高效,安全,连续,协调,支架,SAC,SAS,SAT,SAB,SAP,一、系统概述,（三）系统结构,一、系统概述,（三）系统结构,一、系统概述,（四）系

3、统结构,“大脑” 工作面监控中心,1,2,3,4,5,“神经网络” 工作面工业以太网,“眼睛” 工作面视频系统,“耳朵” 工作面语音通信系统,“思想” 工作面控制模型,SAM,一、系统概述,（五）系统内涵,提出了“无人操作、有人巡视”的智能化无人开采生产模式，即：通过各子系统的集成，把人的视觉、听觉、操作延伸到工作面，将工人从危险的工作面采场解放到相对安全的顺槽监控中心或地面，实现在顺槽监控中心或地面对综采设备进行远程操控，达到工作面内无人开采的目的。,可视 远程干预,一、系统概述,（五）系统内涵,采煤机记忆割煤,液压支架跟机自动化,2人可视化远程干预,智能化采煤工艺,工作面内1人巡视,顶层规

4、划设计采煤工艺,顺槽监控中心,一、系统概述,（五）系统内涵,SAM综采自动化控制系统以“现场无人操作、远程可视化干预控制”为思路将工作面内的工人解放出来，首创了“2人远程操作、工作面内无人操作、1人巡视”的采煤模式。,培 训 提 纲,系统概述 主要功能 设备安装 系统调试 软件配置,二、主要功能,1. 液压支架跟机自动化技术 结合开采工艺，依据工作面顶板压力、倾角、液压支架姿态、采煤机运行状态等信息，将整个生产过程划分为不同的阶段，自动决策并控制液压支架中部跟机、斜切进刀、端头清浮煤、转载机自动推进等动作，实现了工作面自动连续生产。,液压支架跟机自动化技术,二、主要功能,2. 采煤机记忆截割技

5、术 按照示范刀所记录的工作参数、姿态参数、滚筒高度轨迹，进行智能化运算，形成记忆截割模板，在自动截割过程中不断修正误差，实现自动调高、卧底、加速和减速等功能。,采煤机记忆切割,二、主要功能,3. 工作面视频监控技术 将人的视听感官延伸到工作面，通过在工作面安装摄像仪，实时跟踪采煤机，自动完成视频跟机推送、视频拼接等功能，为工作面可视化远程监控提供“身临其境”的视觉感受，指导远程生产。,本安摄像仪,云台摄像仪,追机视频及全景拼接,二、主要功能,4. 远程集中监控技术 在顺槽列车上或地面打造一个“井下中控室”。按下“一键启停”按钮，工作面的设备依次顺序自动启动。设备数据高速上传和控制信号实时下达，

6、控制延时不超过300ms；当发现生产过程出现特殊情况，例如工作面顶板发生变化或液压支架未能移架到位，影响工作面连续推进时，可及时进行人工远程干预。,监控中心,软件画面,二、主要功能,4. 远程集中监控技术,综采工作面工业以太网系统，构建系统级控制平台。,工作面液压支架国产电控200个节点的远程控制延时小于300ms，有效解决了液压支架远程实时控制难题。,通过安全和介入机制，国产采煤机的远程控制延时小于200ms,有效解决了采煤机远程实时控制难题。,二、主要功能,智能决策控制软件 以煤流系统负荷为决策依据的采煤机、液压支架、刮板输送机动态分析、智能决策联动控制,培 训 提 纲,系统概述 主要功能

7、 设备安装 系统调试 软件配置,三、设备安装,1. 矿用本质安全型摄像仪,主要用于视频摄像，采集工作面或顺槽的视频信息，压缩编码并打包成IP报文的形式发布到以太网上，供显示器解码显示。 该产品结构小巧、重量轻，具有安装布置灵活、低照度、高分辨率、可靠性高等特点。其小巧的结构使其也可以安装在薄煤层工作面上。,功能简介,（一）工作面设备及安装,三、设备安装,连接器管脚定义图,1. 矿用本质安全型摄像仪,接口定义,（一）工作面设备及安装,三、设备安装,2. 矿用本安型云台摄像仪,功能简介,综采自动化系统配备的矿用云台摄像仪带有水平旋转云台，旋转角度180； 采集工作面视频图像，并通过以太网发送到主机

8、或者监视器，能够通过快速铜接座引入电缆，实现快速插拔操作,（一）工作面设备及安装,2. 矿用本安型云台摄像仪,接口定义,矿用云台摄像仪外部采用4芯快速接插连接方式，分为以太网接口和供电接口，两个接口分别通过conm/4dxxx和conm/4nxxx连接器接入综合接入器，连接器长度根据实际应用环境确定,三、设备安装,（一）工作面设备及安装,设备后视角度,3. 矿用本安型综采综合接入器,三、设备安装,功能简介,综采综合接入器采用工业以太网技术为核心通信平台，内置嵌入式管理单元、以太网交换单元、WLAN无线接入单元等。 具备以太网的电接口，可以接入以太网设备，如网络摄像仪；具备标准的WiFi接入点，

9、可以提供无线设备接入，如WiFi手机；具备标准的RS232、RS485、CAN接口，可以接入具备相应接口的综采设备；提供了工作面语音、视频、控制信息于一体的综合解决方案。 该产品沿工作面每隔4-8个支架布置一台，环网口之间通过网络型连接器串联，端头、端尾各通过光电转换器将电信号转成光信号后再经过光缆连接，从而闭合成工作面工业以太环网。,（一）工作面设备及安装,3. 矿用本安型综采综合接入器,接口定义,三、设备安装,（一）工作面设备及安装,3. 矿用本安型综采综合接入器,实际连接示意图,摄像仪2,摄像仪1,综合接入器接口定义,Loop1,Loop2,邻架loop2,邻架loop1,供电,网口,电

10、口,自动化电源箱,支架电液控系统,CAN,网口,电口,FPGA耦合器,三、设备安装,（一）工作面设备及安装,4. 矿用隔爆兼本质安全型稳压电源,三、设备安装,型号：KDW127/12/JRQ,功能简介,综合接入器专用双路12V稳压电源，单头4d连接器输出两路12VDC电源,（一）工作面设备及安装,5. FPGA隔离耦合器,三、设备安装,功能简介,隔离综采自动化系统与电液控系统之间电源 耦合CAN总线通信信号,FPGA隔离耦合器与电液控系统用隔离耦合器外观相同，但功能不同，不能混用，否则会造成电液控系统总线通信问题。,需要特别注意,SAC-I/B1.0/S1.0,SAC-I/F1.1/S1.0,

11、FPGA隔离耦合器,电液控系统用隔离耦合器,（一）工作面设备及安装,5. FPGA隔离耦合器,FPGA隔离耦合器,电液控系统用隔离耦合器,A1-连接本架控制器/连接邻架控制器 B1-连接电源箱 B2-连接电源箱 A2-连接本架控制器/连接邻架控制器,A1-连接综采综合接入器3口 B1-堵头，无连接 B2-连接本架控制器/连接邻架控制器 A2-连接本架控制器/连接邻架控制器,接口定义,三、设备安装,（一）工作面设备及安装,5. FPGA隔离耦合器,实际连接示意图,AA A A,A A A A,综合接入器,FPGA隔离耦合器, CAN,邻架,邻架,FPGA就相当于一个三通，即接入左右邻架控制器，同

12、时又实现与综合接入器通信,隔离耦合器,三、设备安装,（一）工作面设备及安装,6. 工作面中部支架安装整体图,Loop1,Loop2,邻架loop2,邻架loop1,供电,网口,电口,自动化电源箱,支架控制器,CAN,网口,电口,支架控制器,FPGA隔离耦合器,隔离耦合器,邻架,邻架,摄像仪2,摄像仪1,实际连接示意图,三、设备安装,（一）工作面设备及安装,7. 矿用本安型光电转换器,利用光信号衰减小，传输距离远的特性，光电转换器的作用主要是将以太网的光信号转换成电信号，或将以太网的电信号转换成光信号，以解决在综采自动化系统中，工作面的端头到端尾、端头到顺槽距离较长，普通矿用网线无法长距离传输以

13、太网信号的问题。,功能简介,三、设备安装,建立工作面与监控中心之间以太网数据传输的通道,一个项目中通常配置4台，成对使用，实现机头、机尾处光/电信号转换,（一）工作面设备及安装,7. 矿用本安型光电转换器,三、设备安装,（一）工作面设备及安装,光纤接入插口,快插光纤接口,供电接口,熔纤盘,两种光纤接入方式根据实际情况进行接入,以太网接口,设备内部留有熔纤盘，供尾纤熔接使用,接口定义,7. 矿用本安型光电转换器,三、设备安装,（一）工作面设备及安装,工作面第一台综合接入器、最后一台综合接入器与对应光电转换器实际连接示意图,邻架接口,自动化电源箱,光纤,综合接入器,光电转换器,监控中心,电信号,借

14、用摄像仪接口供电,光信号,工作面设备总结,三、设备安装,（一）工作面设备安装,六种设备功能介绍 包括：2类摄像仪、综合接入器、自动化电源箱、 FPGA耦合器、光电转换器 各设备接口定义 FPGA隔离耦合器及隔离耦合器对比说明 综采自动化系统中部安装说明 综采自动化系统端部安装说明,1. 监控中心,三、设备安装,（二）监控中心设备及安装,顺槽监控中心,监控中心内部设备情况： 天玛公司：隔爆兼本安型监控主机、显示器、操作台、交换机、光电转换器、综采综合接入器、键盘等 其他厂家：采煤机顺槽监控站、三机监测顺槽终端、工作面沿线喊话及闭锁终端、变频控制顺槽端头站等,1. 监控中心,三、设备安装,（二）监

15、控中心设备及安装,顺槽监控中心前腔正视图,案例举例,1. 监控中心,三、设备安装,（二）监控中心设备及安装,顺槽监控中心内部后腔设备部署示意,案例举例,1. 监控中心,三、设备安装,（二）监控中心设备及安装,顺槽监控中心左腔内设备位置部署说明,案例举例,1. 监控中心,三、设备安装,（二）监控中心设备及安装,顺槽监控中心内部右腔设备部署示意,案例举例,2. 隔爆兼本安型监控主机,三、设备安装,（二）监控中心设备及安装,监控主机作为工作面支架电液控制系统信息收集和传输的中心站，通过煤矿井下环网可将综采工作面数据送到地面，从而可以在地面监控计算机上方便地监控、查看井下数据参数。 其主要功能为集中管

16、理与控制，在整个工作面生产系统中处于中心位置，功能包括信息采集，数据显示，参数设置，数据控制，数据整理，工作面控制系统的故障判断，信息的上传与下达，以及符合安全条件的控制功能。 监控主机内含两套主板，通过RS422、RS232、CAN通讯接口、USB接口以及显示器接口等，对工作面液压支架、运输机和采煤机等一系列设备进行集中管理和控制。,功能简介,监控中心核心部件,2. 隔爆兼本安型监控主机,三、设备安装,（二）监控中心设备及安装,接口定义, CAN RS422 USB 键盘、USB 音频 RS232 网口 12V输出 12V输出 快插光纤口 127V供电,主板A,主板B,3. 本安型显示器,三

17、、设备安装,（二）监控中心设备及安装,井下数据集中显示的载体,显示器的外壳是由不锈钢制成的，使用O圈密封，防护等级可以达到IP54。 矿用本安型显示器有三个端口，两个端口配有一个4芯插座，用来接入12V电源；外部需有两个12V电源为其供电，一路给本安显示器的背光，另外一路给DVI的光电模块和DVI模块，剩余的端口配有快速接插光纤口，用来传输视频信号。 整体设计结构小巧，安装方便，适用煤矿井下使用，可单独使用也可配合监控中心整体使用。,功能简介,3. 本安型显示器,三、设备安装,（二）监控中心设备及安装, , ,显示器B,显示器A,快插光纤,快插光纤, ,监控主机, 12V显示器电路供电 12V

18、显示器背灯供电 数据传输快插光纤,显示器安装示意图,快插光纤,接口定义,4. 信号转换器3.0版本,三、设备安装,（二）监控中心设备及安装,功能简介,电液控数据传输转换 关键设备,配合工作面信号转换器2.0版本设备使用，实现双线CAN总线数据、RS422数据的转换。,A -12V供电 A -CAN A -422 A -CAN,接口定义,A A A A,4. 信号转换器3.0版本,三、设备安装,（二）监控中心设备及安装,工作面信号转换器2.0,A AA A,CAN,AA A A,供电,首架支架控制器,信号转化器人机界面,监控主机,RS422,422,支架操作台, CAN,监控中心信号转换器3.0

19、,RS232, RS232,实际连接示意图,5. 综采工作面以太环网搭建,三、设备安装,（二）监控中心设备及安装,首架综合接入器,末架综合接入器,端头架光电转换器,端尾架光电转换器,供电,供电,光纤,光纤,供电,供电,Loop1,Loop2,监控中心综合接入器,监控中心光电转换器1,监控中心光电转换器2,工作面,监控中心,6. 支架操作台,三、设备安装,（二）监控中心设备及安装,支架远控操作的载体,矿用本安型支架操作台用于对综采工作面液压支架的远程控制，包括支架单动、支架成组动作以及跟机随动功能。 通过双线CAN接口与工作面信号转换器连接，实现工作面控制数据双向通信。 操作台与主控计算机通过R

20、S232进行连接，与主控计算机进行数据通讯，可以将操作数据进行上报。 该产品具有外形美观、键位布局符合人体工学原理、操作方便、接口丰富、可交互性强等特点。,功能简介,6. 支架操作台,三、设备安装,（二）监控中心设备及安装, ,A- 12V电源 B- CAN C- 422 D- RS232 E- 网口 F- 闭锁,接口定义,三、设备安装,（二）监控中心设备及安装, ,供电,A,操作中心信号转换器3.0,监控主机,支架操作台,CAN,实际连接示意图,RS232,6. 支架操作台,三、设备安装,（二）监控中心设备及安装,7. 集控操作台,采煤机远控操作的载体,主要用于在顺槽控制中心内远程集中控制三

21、机设备的启停、断电、急停以及对采煤机进行远程操作，从而提高工作效率，减轻工人劳动强度，改善劳动环境。 操作台将操作人员发出的操作指令发送给隔爆主机，主机通过软件运行，将操作指令下达给各个集控设备，实现泵站、三机、采煤机等设备的远程操作。,功能简介,三、设备安装,（二）监控中心设备及安装,7. 集控操作台,接口定义, ,A- 12V电源 B- CAN C- 422 D- RS232 E- 网口 F- 闭锁 G- 闭锁 H- 闭锁,7. 集控操作台,三、设备安装,（二）监控中心设备及安装, ,供电, RS232,监控主机,采煤机操作台,注：其他接口可以根据现场实际 情况进行连接，以达到现场需求,R

22、S232,实际连接示意图,8. 交换机,三、设备安装,（二）监控中心设备及安装,多台 本安型网络交换机【KJJ12】,1台 本安型路由交换机【KJJ12（A）】,监控中心交换机的个数与种类,主要作用： 实现设备网络接入，具备三层路由功能，实现数据上传井上,主要作用： 实现设备网络接入，同时内部包括3台3180模块，可实现对其他厂家数据接入,两种交换机外形相同，但内部配置不同,8. 交换机,三、设备安装,（二）监控中心设备及安装,路由交换机 KJJ12（A）,接口定义,E21为12V供电 其余7口为网口,E11、E21为12V供电，其余6口为网口,F1、 F2、 F3 为光纤接入端口,S11 -

23、14、S21-24 为其他线路接入端口,左侧一致：,右侧不同：,E11 E21 E12 E22 E13 E23 E14 E24,F1 F2 F3 S11 S21 S12 S22 S13 S23 S14 S24,网络交换机 KJJ12,8. 交换机,三、设备安装,（二）监控中心设备及安装,主机网口,交换机任意网口,监控主机,交换机,注： 监控中心监控主机接入交换机网口的连接方式，遵循就近原则。,实际连接示意图,8. 交换机,三、设备安装,（二）监控中心设备及安装,实际连接示意图,网络交换机,路由交换机,监控主机,监控主机,监控主机,网口,网口,交换机之间网口互联,矿方环网井下交换机,光纤,监控中

24、心综合接入器,9. 其他设备接入方式：主机键盘、监控中心摄像仪、照明灯,三、设备安装,（二）监控中心设备及安装, 键盘,监控中心综合接入器,主机键盘,监控主机,摄像仪,照明矿灯,网口,电口,电口,10. 监控主机分配及显示器布局,三、设备安装,（二）监控中心设备及安装,煤机视频显示器,支架视频显示器,自动化主机显示器,泵站主机显示器,煤机主机显示器,支架主机显示器,自动化主机,采煤机主机,电液控主机,支架操作台,采煤机操作台,信号转换器3.0,实际连接示意图,三、设备安装,（二）监控中心设备及安装,监控中心设备总结,七种主要设备功能介绍 包括：监控中心、监控主机、显示器、信号转换器、支架操作台

25、、集控操作台、交换机等设备 监控中心各设备接口定义 工作面环网部署方式、电液控数据报送部署方式 监控中心设备接入网络部署方式,培 训 提 纲,系统概述 主要功能 设备安装 系统调试 软件配置,四、系统调试,（一）综合接入器参数配置,综合接入器专用人机界面或面板 ,配置设备,站号设置,参数设置,1 站号及网段IP 2 密码 654321,1 M23 2 远程主机IP及端口,设置综合接入器参数所需设备,综合接入器专用人机界面,四、系统调试,（一）综合接入器参数配置,开机先显示“欢迎使用天玛人机界面”-“硬件版本，软件版本，库版本”-“系统正在同步”-“同步成功！”-“站号：XXX”。其中“站号：X

26、XX”为屏保界面,配置综合接入器站号：使用综合接入器人机界面按照顺序给综合接入器配置站号（请注意综合接入器与相关人机界面连接端口），在人机界面主界面中选择“站号设置”菜单，点击进入后选定“网段”、“站号”进行配置，默认网段为192.168.10。用人机界面设置参数之前要求输入密码，密码统一为“6 5 4 3 2 1”,四、系统调试,（一）综合接入器参数配置,综合接入器各个模块参数配置规则为：站号：N（1-40）,四、系统调试,（二）摄像仪参数配置,网络视频监控软件-4000 (iVMS-4000),软件安装,注册登录,添加设备,显示预览,用户名：tm 密码：123456,搜索设备 修改IP并添

27、加： 用户名：admin 管理员口令12345,显示设置修改 预览视频配置结果,注：通常情况视频IP地址分配情况为（IP地址最后一位）： 支架视频141-169 ；煤壁视频171-189 ； 顺槽视频、皮带视频、及监控中心彩色视频：81-89 。,本安型摄像仪配置软件：,四、系统调试,（二）摄像仪参数配置,SmartPSS,软件安装,注册登录,添加设备,显示预览,用户名：admin 密码：admin,搜索设备 修改IP并添加：,显示设置修改 预览视频配置结果,云台摄像仪配置软件：,SmartPSS,四、系统调试,（三）厂家数据上传调试,网络交换机,泵站厂家,支架厂家,采煤机厂家,刮板机厂家,破

28、碎机厂家,皮带厂家,开关厂家,路由交换机,数据上传,四、系统调试,（三）厂家数据上传调试,厂家设备与网络交换机之间铺设通信线路（4芯通信线）,协调厂家将通信线接入其设备485通信端口（A&B,两主两备）,将通信线接入网络交换机3180模块485通信端口（A-A B-B）,1,2,3,通过Mudbus测试软件进行通信测试并获取报文（Mudscan32）,4,协调各厂家获取通信点表并联通获取报文提交研发人员软件配置,5,四、系统调试,（三）厂家数据上传调试,MGM_Setup_Ver1.5_Build_,软件安装,语言选择,搜索模块,修改配置,Language Chinese.simplified

29、.lng,主机IP修改 搜索3180模块 默认IP： 192.168.127.254,操作模式：RTU从站 网络：IP分配51-53 串行端口： 9600-8-1-Even,注：通常情况视3180模块IP地址分配情况为： 192.168.10.51 53； 192.168.10. 54 56；,四、系统调试,（三）厂家数据上传调试,3180模块的配置软件,应用文件：MGateManager.exe,安装文件：MGM_Setup_Ver1.5_Build_,MGate Manager,默认配置：NPort3180 IP Address:192.168.127.254 Netmask: 255.2

30、55.255.0 Default Gateway: 192.168.127.255,配置条件：电脑，并与交换机网络联通,培 训 提 纲,系统概述 主要功能 设备安装 系统调试 软件配置,五、软件配置,（一）监控主机网络分配,192.168.10.74,192.168.10.73,192.168.10.75,192.168.10.76,电液控主机,自动化主机,采煤机主机,煤壁视频主机,支架视频主机,泵站主机,192.168.10.71,192.168.10.72,五、软件配置,（二）各监控主机功能说明,1. 井下电液控主机,用于液压支架数据的采集与显示，同时向集控主机报送电液控数据；,五、软件配

31、置,（二）各监控主机功能说明,1. 井下电液控主机,用于液压支架数据的采集与显示，同时向集控主机报送电液控数据；,五、软件配置,（二）各监控主机功能说明,用于以四分屏画面集中显示工作面支架视频；,2. 井下支架视频主机,支架视频图像布局图,五、软件配置,（二）各监控主机功能说明,用于以四分屏画面集中显示工作面支架视频；,2. 井下支架视频主机,五、软件配置,（二）各监控主机功能说明,用于在控制中心对三机、泵站和液压支架进行集中监测和控制，汇总三机、泵站、开关、电液控主机和采煤机主机的监控数据，再将这些数据分发给各个主机；,3. 井下自动化主机,自动化主机主要功能如下： 1）三机启停控制 2）沿

32、线闭锁状态 3）组合开关监测 4）三机动力监测 5）泵站监测与控制 6）开关监测 7）皮带监测与控制 8）配液站监测与控制,五、软件配置,（二）各监控主机功能说明,3. 井下自动化主机,五、软件配置,（二）各监控主机功能说明,用于检测采煤机数据和对采煤机的远程控制及采煤机故障的诊断。,4. 井下采煤机主机,五、软件配置,（二）各监控主机功能说明,4. 井下采煤机主机,五、软件配置,（二）各监控主机功能说明,用于在控制中心显示工作面煤壁视频；,5. 井下煤壁视频主机,煤壁视频图像布局图,五、软件配置,（二）各监控主机功能说明,5. 井下煤壁视频主机,五、软件配置,（二）各监控主机功能说明,根据实际使用情况，配置为固定视频主机，用于显示工作面固定监控点的视频图像，可包括泵站系统设备运行状态视频图像、显示皮带机头设备运行状态图像、显示远程配液站系统设备运行状态视频图像、显示转载机系统设备运行状态图像。,6. 井下固定视频监控主机,五、软件配置,（二）各监控主机功能说明,7. 地面调度室监控主机,五、软件配置,（二）各监控主机功能说明,7. 地面调度室监控主机,请批评指正!,谢 谢！,北京天地玛珂电液控制系统有限公司 Beijing Tiandi-Marco Electro-Hydraulic Control System Company Ltd,