老主井提升信号及定重控制系统技术要求分析.docx
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老主井提升信号及定重控制系统技术要求分析
吕家坨矿老主井提升信号及定重控制系统技术要求
一、设备名称：
提升信号及定重控制系统
二、参考型号：
三、数量：
一套
四、遵循的主要技术规范：
1、GB3836.1-2010爆炸性环境第1部分：
设备通用要求（IEC60079-0：
2007，MOD）
2、GB3836.2-2010爆炸性环境第2部分：
由隔爆外壳“d”保护的设备（IEC60079-1：
2007，MOD）
3、GB3836.4-2010爆炸性环境第4部分：
由本质安全型“i”保护的设备（IEC60079-11:
2006，MOD）
4、MT/T834-1999《煤矿用提升信号装置通用技术条件》
5、《煤矿安全规程》
6、符合我国和国际电工委员会IEC标准
7、MT209煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求
8、GB4796《电工电子产品环境条件》
10、GB20062《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》
11、GB50058《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》
12、GB4720-84《低压电器电控设备》
13、IEC144《低压开关和控制设备的外壳防护等级》
五、配套设备情况：
与中矿传动ASCS-3提升机电控设备配套使用。
六、使用环境：
具有爆炸性气体混合物（甲烷）和煤尘的煤矿井下
1、使用地点:
老主井车房、上井口、-800井口、-600井口
2、环境温度：
-20℃—+40℃
3、环境相对湿度：
100%（+25℃）
4、工作电压：
AC220V、AC127V
5、水平设置：
上井口、-600、-800
6、电网电压幅值波动-10%～+10%;
7、控制回路电压：
AC127V、36V；DC24V、DC12V
8、井深：
668.30米
七、 技术要求：
（一）基本技术要求
本系统必须符合吕家坨矿老主井信号系统的实际需要及现场实际，改造前，厂家技术人员必须到现场实际调研，与吕家坨矿有关专家及技术人员进行充分的沟通，经过领导审核同意后方可进行加工制造。
方案一：
老主井提升信号及定重控制系统采用工业以太网实现各水平与车房之间的光纤通讯，完成信号和定重控制系统的相关控制。
车房作为工业以太网通讯系统的主站，-600装载站、-600井口、-425井口、-125井口、上井口和卸载站分别作为工业以太网通讯系统的分站，主站和每一分站分别设置中央处理器（CPU），系统采用SIEMENS公司S7-300PLC作为核心控制器、通过SIEMENS工业以太网CP343模块、德国赫斯曼环网交换机、井筒光缆完成光纤通讯，系统具备环网冗余功能。
系统备用信号采用CAN总线通讯方式实现信号定重控制系统的相关控制。
车房作为CAN总线通讯系统的主站，-600装载站、-600井口、-425井口、-125井口、上井口和卸载站分别作为CAN总线通讯系统的分站，主站和每一分站分别设置CAN总线通讯模块和冗余光电转换模块，通讯介质为井筒备用信号光缆，最终实现备用信号系统的光纤通讯，备用信号系统具有光纤环网冗余功能。
方案一：
1、方案一优点：
（1）系统采用工业以太网通讯，其通讯速率100M，达到百兆带宽，特别是处理数据量大、I/O、AI点数多的系统通讯时（本安液晶屏通讯），显示出其巨大优势。
（2）系统采用工业以太网环网冗余结构，可靠性更高；
（3）每一分站设置CPU，这样的好处是，当通讯异常时（信号不能正常工作），每一分站CPU现场I/O可控，-600装载站对定重系统仍然可控，此时可将信号系统倒至备用信号，来完成紧急提升。
（4）信号系统实现冗余控制，具备主、备信号系统。
备用信号采用CAN总线+环网光纤通讯的模式，使得备用信号系统的可靠性和稳定性大大提高。
CAN总线作为备用信号的原因是其处理的数据量小，但是作为处理简单的信号已经足够，其处理大数据量的能力不如工业以太网。
（CAN是控制器局域网络（ControllerAreaNetwork,CAN）的简称，是由以研发和生产汽车电子产品著称的德国BOSCH公司开发的，并最终成为国际标准（ISO11898），是国际上应用最广泛的现场总线之一。
在北美和西欧，CAN总线协议已经成为汽车计算机控制系统和嵌入式工业控制局域网的标准总线，并且拥有以CAN为底层协议专为大型货车和重工机械车辆设计的J1939协议。
CAN的高性能和可靠性已被认同，并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。
现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。
它的出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据通信提供了强有力的技术支持。
）
2、方案一缺点：
（1）系统与完全独立的双套系统比较而言，其处于劣势。
方案二：
老主井提升信号及定重控制系统采用工业以太网实现各水平与车房之间的光纤通讯，完成信号和定重控制系统的相关控制。
车房作为工业以太网通讯系统的主站，-600装载站、-600井口、-425井口、-125井口、上井口和卸载站分别作为工业以太网通讯系统的分站，主站和每一分站均分别设置双套中央处理器（CPU）,系统采用SIEMENS公司S7-300PLC作为核心控制器、通过SIEMENS工业以太网CP343模块、德国赫斯曼环网交换机、井筒光缆完成光纤通讯，系统具备环网冗余功能。
方案二优点：
（1）系统有两套CPU，在CPU硬件故障或者程序出错的情况下显示出其优势。
方案二缺点：
（1）系统成本高，设备可靠性和稳定性不一定得到提高。
（2）系统复杂化，不利于处理故障。
信号定重系统若完全实现双套独立，仅仅靠CPU双套是不能实现完全独立的，外围的传感器、继电器等都必须是双套独立的，这样不仅没有简化系统，反而使系统变得复杂化，一旦出现故障，查找极其困难。
（3）外围传感器等未实现两套独立。
根据现场经验，信号系统出现故障频率最高的地方是电源、外围传感器、继电器、按钮等，而CPU出现故障的几率很小。
在用系统通讯模式：
采用PROFIBUS-DP现场总线通讯方式完成信号和定重系统的相关控制。
车房作为主站设置CPU，-600装载站、-600井口、-425井口、-125井口、上井口和卸载站分别作为PROFIBUS-DP通讯系统的分站，每一分站分别设置TE200模块，分站没有CPU，分站通过NSK光端机将电信号转换为光信号，实现分站与主站的光纤通讯。
1、在用系统优点：
（1）成本低，系统构成简单。
2、在用系统缺点：
（1）通讯速率不如工业以太网快，其波特率最大10M；
（2）光纤通讯未构成环网，不具备通讯冗余功能；分站没有CPU，当ET200BF故障，每一分站信号系统和定重系统均无法动作，系统彻底瘫痪；
（3）当ET200SF故障，通讯系统可正常工作，可发信号，但是定重系统有可能不能正常工作，SF故障系硬件故障或程序错误，如程序块丢失，程序陷入死循环等。
综上所述，方案一和方案二均比在用系统在通讯模式上要好，因此在用系统这种通讯模式已经落后，不再采用。
对比方案一和方案二的优缺点，综合各方面因素考虑，方案一更具有科学合理性和经济合理性，更适合在现场应用。
提升信号系统功能
1、各水平分站PLC工作电源由车房矿用本安型车房信号显示箱提供，并在车房信号显示箱内设置纯在线UPS。
2、信号系统“停止”和“急停”为直发方式，其余全部为转发方式，即上井口收不到下井口发来的信号，发不出开车信号，并且只能发出下井口发来的信号，否则发不出开车信号。
3、PLC选用德国原装进口SIEMENS公司S7-300系列PLC。
4、具有提升信号的数字显示功能：
数字“2、3、4、5、0”分别表示“快上、快下、慢上、慢下”，数字“0”表示停车。
5、提升指令的汉字显示为超高亮度LED模拟显示和10寸本安型液晶显示，两种显示均有“检修、急停、提煤、提物、大件、长材、-800水平、-600水平等；本安型液晶显示屏具有故障查询、参数设置、工作状态显示等功能。
6、具有信号记忆功能，能存储前三次所发信号。
7、具有提升勾数记忆功能。
8、具有信号与提升机开车回路闭锁功能。
9、具有急停报警功能和急停信号与提升机安全回路闭锁的接口。
10、具有信号之间的闭锁功能，即当其中一个信号发出后，其它信号不能发出，只有停止清零后才可再发出其他信号。
11、具有PLC对本信号系统自动扫描检测功能。
12、具有水平信号的水平之间闭锁功能，上井口设水平选择开关，当多水平提升时，只有被选择的水平可发提升信号，其它水平不能发出提升信号，只能发出呼叫、停车、急停信号。
13、具有与信号显示相同次数的打点音响报警功能。
如当信号“2”发出后，有自动的两次打点音响。
14、具有车房直通井口、井口直通井下各水平的双功扩音对话功能，要求通话音质清晰无杂音，采取隔离和抗干扰措施，不能与电源产生干扰。
15、具有语音告警功能，如“信号发出、禁止上罐”，在井口、中间水平设语言告警装置各一套。
16、具有与定重装载电控系统闭锁的接口功能。
17、信号系统车房具有计算机组态显示功能。
18、急停”使用常闭接点，发出“急停”后，声音延时5S后消失，字保留，“急停”信号与提升机安全回路联锁，当提升机接收到“急停”信号后，提升机安全回路立即断开。
19、当信号系统发生故障时，可向提升机电控系统发出“故障报警”声光信号，与提升机安全回路联锁。
20、信号系统发出提升类别及信号时必须有语音提示，与提升机控制回路联锁，只有当上井口发来开车指令，提升机方可开车。
21、所用控制电缆全部由厂家提供，电缆外观必须有醒目的“MA”标志。
22、具有CAN总线备用信号系统。
定重装载控制系统功能
设置液压称重传感器，检测装载站定量斗内煤的重量，称重传感器输出4～20mA信号，其测量范围：
（0～50）吨，测量误差：
±1%，具有定重、定容、定时三种控制方式，主要以定重方式为主，当定重出现故障时，可直接切换至定时方式，定容方式参与保护闭锁，装载站操作台具有超高亮度LED模拟显示和10寸本安型液晶显示定重装载的工作流程，上位机Wincc组态动态模拟信号定重装载系统的工作流程，定重装载系统具有防止二次装载的功能。
（1）定重装载控制系统具有手动、自动、检修运行方式；
（2）定重装载控制系统具有定重显示，以定重为主，以定时为辅，控制定量斗装载量；
（3）定重装载控制系统通过箕斗到位判别，东勾与西勾互锁
（4）称重传感器具有空载、满载、超载保护功能。
（5）定重装载控制系统具有单方向记忆功能，重复到位立即报警，禁止再次打开定量斗闸门的功能；
（6）定重装载控制系统具有提升机车房计算机Wicc组态动态模拟显示功能及故障查询、产量查询、报警等功能；
（7）定重装载控制系统具有完善的逻辑保护联锁功能，与信号系统相互联锁。
（8）卸载仓满信号使用SIEMENS雷达物位计检测，与信号系统联锁。
（9）定重装载控制系统具有箕斗余煤逻辑保护功能，箕斗余煤时车房和装载站能够报警。
（二）具体技术要求
1、矿用本安型提升机车房信号柜
（1）矿用本安型提升机车房信号柜使用不低于1.5mm不锈钢材质制作，柜门折页选用不锈钢材质。
（2）矿用本安型提升机车房信号柜具有整个装、卸载系统的模拟显示，通过超高亮度LED
和本安型液晶屏来完成，液晶屏尺寸不小于10寸，用于状态显示、参数输入、故障查询及相关控制。
具有通过工控机进行系统故障诊断、信息显示、存储及对PLC程序的在线监测、程序修改、下载等功能。
（3）具有完整的装、卸载系统的组态界面显示,对提升信号有数码显示:
0—停止、2—快上、3—快下、4—慢、5—慢下；提煤；检修；停车；洗煤厂开车；洗煤厂开车解锁；满仓；急停；称重显示；东勾到位、西勾到位；能显示提升方向的箭头，并可记录显示前两次提升方向；提升吨数二位存储:
即当前值、上勾值；可统计1小时内提升的勾数,并可统计总勾数，能打印年、月、日报表；有鉴别开车信号正确与否的功能（当井下装载站发来的开车信号A与井口卸载站发出的开车信号B在此进行比较,如A=B,即可闭合信号回路）。
（4）设置主、备信号转换开关，复位按钮。
（5）具有故障记录查询功能，可查询按钮故障、开关故障、电源故障、传感器故障等功能。
2、矿用本安型卸载站信号柜
（1）矿用本安型卸载站信号柜使用不低于1.5mm不锈钢材质制作，柜门折页选用不锈钢材质。
（2）矿用本安型卸载站信号柜具有整个卸载系统的模拟显示，通过超高亮度LED和本安
型液晶屏来完成，液晶屏尺寸不小于10寸，用于状态显示、参数输入、故障查询及相关控制。
卸载煤仓满指示；东、西勾箕斗到位指示；有上煤仓满仓指示；控制方式汉字指示:
自动、半自动、手动、检修；提煤；停车；下井口提升指令指示和本站转发至车房提升指令显示；系统故障指示；工作电源指示。
（3）控制方式:
自动、半自动、手动、检修。
自动:
系统根据各设备闭锁关系,按程序完成卸载过程；半自动：
系统准备完成后，操作半自动确认键完成卸载过程；手动：
由手动来控制各设备工作,但必须满足闭锁关系,闭锁由PLC程序控制；检修：
设备由手动控制,不受任何闭锁控制。
（3）闭锁和保护：
发出提升紧停信号、提升机安全回路跳闸；在自动运行时,当卸载站煤仓满,提升机将终止自动运行,但如一次提升已开始,需待本次提升结束后闭锁提升的功能。
（4）具有故障记录查询功能，可查询按钮故障、开关故障、电源故障、传感器故障等功能。
3、矿用本安型装载站信号操作显示台
（1）矿用本安型信号定重操作显示台使用不低于1.5mm不锈钢材质制作，柜门折页选用不锈钢材质；
（2）矿用本安型信号定重操作显示台具有整个装载系统的模拟显示，通过超高亮度LED
和本安型液晶屏来完成，液晶屏尺寸不小于10寸，用于状态显示、参数输入、故障查询及相关控制。
显示的内容有：
东、西勾箕斗到位指示；定量斗空载、定量斗满载、定量斗超载；控制方式指示:
自动、半自动、手动、检修；提煤；停车；洗煤厂开车；东、西勾给煤机开停指示；定量斗闸门开关指示；东斗上限；东斗下限；西斗上限；西斗下限；西斗超重；东斗超重；称重示数显示；传感器故障指示；按钮、开关故障指示；工作电源指示、箕斗粘煤报警、防重装报警；非经济提升预警等。
（3）操作显示台前后门均可打开，出线嘴位置和数量厂家根据现场实际情况进行设计，满足设计合理性，备用接线嘴不少于5个；
（4）控制方式:
自动、半自动、手动、检修四种方式。
自动:
系统根据设备闭锁关系,按程序完成装载过程；半自动：
系统准备完成后，操作半自动确认键完成装载过程；手动:
设备由手动控制,但必须满足闭锁关系,闭锁由PLC程序控制；检修:
设备由手动控制,不受任何闭锁控制；
（5）具有通话功能，可与各水平操作台之间通话，电话采用进口德国FHF器件。
（6）闭锁和保护：
装载定量斗有定重、定容、定时三种控制方式，但主要以定重为主。
当定重出现故障时，可直接切换至定时，定容参与保护闭锁，软件的设置上必须具有防止二次装载功能；称重传感器采用单点液压称重装置；定量斗称重时，定量斗闸门关不到位，提升信号发不出，提升机不能运行；装载站闭锁信号只闭锁装载设备和提升机的提升运行,不影响卸载设备的运行。
箕斗装载受行程控制，否则禁止装载。
一次装载完毕后发出提升信号，提升机运行完成本次提升后，方可进行下次装载；当装载站发生故障时能直接报警，并在装载站信号柜和提升机车房Wincc画面上直接看到故障点并发生闪烁,复位后,装载设备方可正常运行；当发出急停信号后，提升机安全回路跳闸。
（7）具有故障记录查询功能，可查询按钮故障、开关故障、电源故障、传感器故障等功能。
4、矿用隔爆兼本安型可编程控制箱（-125、-425、-600、装载站、）
（1）矿用隔爆兼本安型可编程控制箱采用双快开门结构，供电电压为AC127V,配置专用隔离变压器。
（2）采用德国原装进口SIEMENS公司S7-300系列PLC，PLCI/O点数备用量不少于总量的20%，PLC电源安装滤波装置。
（3）采用赫斯曼交换机，交换机接口形式：
2光接口，6电接口。
（4）开关电源容量根据现场实际负荷进行选型并留出足够裕量，要求开关电源具有宽范围输入特性。
（5）信号系统和定重系统PLC电源（DC24V）相互独立，定重系统电磁阀电源（DC24V）单独设置，传感器电源单独设置。
（6）模块接线全部单侧走线，布线整齐美观。
（7）接线端子必须留出足够的裕量。
端子排在箱体内的位置不应过于靠下，必须留出适当空间便于接线和检修。
（8）控制箱应有数量足够的接线端子和电缆引入、引出装置。
（9）为防止凝露现象以及潮湿气流腐蚀内部电器设备，PLC隔爆控制箱内设置温湿度控制装置，以确保电气设施的干燥。
（10）PLC隔爆控制箱具有足够的接线喇叭口和接线盘，可以实现对井口设备的集中控制，具有短路、漏电、过载等多种保护功能。
5、矿用本安型信号操作显示台（-125、-425、-600）
（1）矿用本安型信号定重操作显示台使用不低于1.5mm不锈钢材质制作，柜门折页选用不锈钢材质。
（2）矿用本安型信号定重操作显示台具有整个装载系统的模拟显示，通过超高亮度LED
和本安型液晶屏来完成，液晶屏尺寸不小于10寸，用于状态显示、参数输入、故障查询及相关控制。
（3）操作显示台前后门均可打开，出线嘴位置和数量厂家根据现场实际情况进行设计，满足设计合理性，备用接线嘴不少于5个。
（4）控制方式:
自动、手动、检修四种方式。
（5）运行方式：
提煤、停车、检修。
（6）具有通话功能，可与各水平操作台之间通话，电话采用进口德国FHF器件。
（7）具有故障记录查询功能，可查询按钮故障、开关故障、电源故障、传感器故障等功能。
6、矿用本安型接线箱
（1）采用不低于1.5mm不锈钢材质，柜门折页选用不锈钢材质。
（2）井口传感器全部接入其中，内部接线端子留出足够裕量。
7、上位机组态
（1）上位机选用SIEMENS工控机、22英寸液晶显示器。
（2）系统设置上位机动态实时显示定重装载自动提升的运行情况，上位机组态编程开发软件使用西门子公司的Wicc组态软件，能够以动画形式模拟转载站定重装煤流程，提升信号显示、故障记录、产量查询等数据统计功能，产量查询功能可查询小时勾数、每班、每天、每月、每季度、每年的勾数及产量，并可通过打印机打印报表。
（3）Wincc组态具有提升勾数记忆功能。
（4）系统具有故障自诊断功能，可通过上位机Wicc组态自动显示系统的电源故障、按钮故障、传感器故障、短路故障、PLC模块故障、通讯故障、液压系统等信号系统的各种故障。
（5）故障记录查询功能，上位机Wincc具有急停记忆功能，能显示出具体哪个水平哪个操作台（箱）发出的急停信号，该急停信号只能由车房复位，可通过上位机故障查询记录查询出急停出现的时间及位置以及其他故障信息。
（6）报表统计功能。
当日当班提升勾数、当日三班累计产量、当月累计产量等，并可通过打印机打印报表等。
（三）其它技术要求
1、提升信号及定重控制系统主站CPU选择315-2DP。
2、环网交换机选择德国赫斯曼交换机，交换机接口：
2光接口，6电接口。
3、接线端子选用德国菲尼克斯品牌。
4、按钮和转换开关选用IDEC品牌，防护等级不低于IP65。
5、继电器选用WeidmÜller品牌。
6、UPS选用APC或艾默生品牌。
7、开关电源选用德国菲尼克斯品牌。
8、系统具有良好的抗干扰能力，具有良好的接地系统，接地电阻小于2Ω，系统信号传输具有足够的抗干扰能力，强电布线与弱点布线要根据相应规范设计。
9、系统具有断网报警功能。
10、PLC电源进线设置滤波器。
11、车房信号柜设置AC220V防浪涌和防雷击装置。
12、本安液晶屏可输入参数设置空载、满载、超载保护值，可显示相关参数。
13、继电器线圈反并联续流二极管。
（四）技术资料相关要求
1、厂家提供SIEMENS原装正版STEP7V5.5版本安装程序以及SIEMENS原装正版Wicc组态软件各1套，订货号见供货范围表。
2、厂家提供光时域反射仪一台，用来检测光纤断点、光纤衰减频率等数据，具体型号见供货范围表。
3、提升信号及定重控制系统的外壳必须标有醒目的防爆标志、“MA”标志。
4、传感器、接线盒等防爆电气设备必须具有防爆合格证、“MA”证。
5、厂家提供设备、材料、配件的规格、型号及价格明细。
6、随机带总价10%易损件及配件，具体明细由矿方指定。
7、厂家提供调试完毕的PLC源程序，程序包括符号表、点表，程序不设置密码。
8、厂家提供下述资料打印版各10套，电子版1套。
（1）详细的通讯系统原理图。
（2）电气控制接线图纸。
（3）系统使用维护说明书。
（4）备件明细清单。
9、系统所带仪表需提供具有校验资质单位出具的检验报告。
10、厂家提供德国冯克电话MA证。
11、所用控制电缆全部由厂家提供，电缆外观必须有醒目的“MA”标志。
12、所用设备外壳防护等级IP54。
八、技术资料相关要求
1、厂家提供SIEMENS原装正版STEP7V5.5版本安装程序以及SIEMENS原装正版Wicc组态软件各1套，订货号见供货范围表。
2、提升信号及定重控制系统的外壳必须标有醒目的防爆标志、“MA”标志。
3、传感器、接线盒等防爆电气设备必须具有防爆合格证、“MA”证。
4、厂家在招标书中列清所用设备、材料、配件的规格、型号及价格明细。
5、随机带总价10%易损件及配件，具体明细由矿方指定。
6、厂家提供调试完毕的PLC源程序，程序包括符号表、点表，程序不能设置密码。
7、厂家提供下述资料打印版各10套，电子版1套。
（1）详细的通讯系统原理图。
（2）电气控制接线图纸。
（3）系统使用维护说明书。
（4）备件明细清单。
8、系统所带仪表需提供具有校验资质单位出具的检验报告。
9、厂家提供提升信号及定重控制系统有效的防爆合格证、MA证、产品生产许可证等。
九、产品资质要求：
1、投标商必须是独立法人主体，并取得ISO9001质量管理体系认证。
2、设备必须具有有效的产品合格证，防爆合格证，煤安证。
3、提供制造商企业工业产品生产许可证。
4、投标商必须有5项以上（含5项）类似产品业绩，且必须附上业绩证明资料。
5、投标商必须是制造商，本项目不接受代理商投标。
6、具有良好的社会信誉和履行合同的能力，能够提供先进可靠的产品和良好的售后服务。
十、供货主要范围及数量：
序号
设备名称
型号
单位
数量
备注
1
矿用隔爆兼本安型可编程控制箱
台
4
2
矿用本安型操作台
台
6
3
矿用一般型可编程控制显示台
台
1
4
矿用一般型可编程控制柜
台
1
5
矿用本质安全电路用接线箱
台
20
6
环网交换机
套
10
德国赫斯曼
7
液晶显示器
HP22英寸LED
台
2
8
工控机SIMATICIPC3000
SMART
6AG4010-4AA11-0XX5
台
2
SIEMENS
9
PG编程器
6ES7716-2DA15-0CB3
台
1
SIEMENS
10
编程电缆
6GK1571-0BA00-0AA0
条
1
SIEMENS
11
SIMATICWinCCSystemsoftwareV7.3ASIA
6AV6381-2BP07-3AV02048PowerTags（RC2048）
套
1
SIEMENS
12
SIMATICSTEP7V5.5
6ES7810-4CC10-0YA5
套
1
SIEMENS
升级会员 