煤矿井下综合自动化系统中的应用

煤矿井下综合自动化系统中的应用

山西焦煤集团霍州煤电公司李雅庄矿，矿井井田面积34平方公里，地质储量24285.4万吨，可采储量13452.8万吨，年设计生产能力150万吨。煤炭产品为主焦煤，素有“冶金工业细粮”之称，是冶金、化工企业的理想炼焦煤。在2009年，罗克佳华宣布将与中国——罗马尼亚在霍州矿区合作兴建的第二对大型矿井——李雅庄煤矿展开战略合作，致力于整合双方在数字化煤矿应用平台及自动化、信息化方面的优势，为煤矿建设带来数字化、人性化的互动体验。随后，罗克佳华与山西焦煤集团霍州煤电公司李雅庄煤矿工程技术中心正式成立。

李雅庄煤矿采用了一套井上井下自动化系统，能对矿井实时情况实现无人自动监测、自动报警，能确保安全监测业务准确、实时、快速的运行，保证抢险救灾、安全救护的高效运作，对煤炭开采各生产成本指标作出科学、全面的统计分析，对单位内部员工作出详尽、周密的人事安排，并提供全面系统的决策资料，是各级领导对煤矿管理做出科学决策的最佳助手。

系统需求

产品全部采用工业级产品，确保系统24小时连续可靠的运行。

工作时整个网络成链状结构，千兆带宽，环网冗余。

采集井下数据，可逢变主动上报，便于工作人员及时处理。

能适应严苛的现场应用环境，例如宽温和抗电磁干扰等。

解决方案

李雅庄煤矿的井下自动化系统需要能组成千兆环网且具备高可靠性的工业以太网交换机，最终采用了Moxa EDS-728模组化工业以太网交换机。EDS-728模组化以太网交换机具有4个千兆端口和24个以太网端口，让系统在扩展时具备更大的灵活性。此外，EDS-728具有多种高性能的网络管理技术，例如环网冗余自愈时间小于20ms，支持RSTP/STP协议，支持IEEE 802.1X和https/SSL网络安全协议等，让实际应用变得更为可靠。

在李雅庄煤矿的矿井下，电源不是常用的诸如220V或110V等电压，而是采用127V直流电，因此采用ioLogik E2242对井下电源的模拟量进行采集。ioLogik E2242配有4个AI和12个DIO，在这个案例中利用4个AI对井下的电压值进行数据采集，从而保证井下供电正常。ioLogik E2242支持Click&Go™，可通过TCP、UDP、e-mail和SNMP Trap立即报告事件，便于工作人员及时处理异常情况。不仅如此，ioLogik E2242的主动上报功能替换了以往的轮询架构，不仅为只需要做采集部分的点减少了用以往PLC的成本，更大大节省了网络带宽的占有率。

此外，井下还有多个串口设备无法连接至以太网，因此Moxa提供了全方位的解决方案，提供了NPort 5130去连接井下部分串口设备。

在井下对产品的要求非常高，Moxa产品都具有高可靠性，不仅支持0 ~ 60℃工作温度，还通过了各种安规认证，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等危险区域的认证，这些可大大确保产品在24小时连续可靠的运行。

在李雅庄煤矿的井下自动化系统中，最终选用了EDS-728模组化工业以太网交换机8台、ioLogik E2242以太网微控制器8台、NPort 5130串口设备联网服务器12台。目前产品正可靠稳定的运行着。