兖矿集团鲍店煤矿主井南提升机电控系统升级改造兖矿集团技术中心.docx

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兖矿集团鲍店煤矿主井南提升机电控系统升级改造兖矿集团技术中心

主井北提升机800xA及AHM技术升级

验收材料

兖州煤业股份有限公司鲍店煤矿

ABB公司（中国）

二○○九年四月

目录

1.科技专项合同书

2.工作报告

3.研究报告

4.性能测试报告

5.工业性试验报告

6.经济效益和社会效益分析

附件：

操作手册

主井北提升机800xA及AHM技术升级

工作报告

兖州煤业股份有限公司鲍店煤矿

ABB公司（中国）

二○○九年四月

主井北提升机800xA及AHM技术升级工作报告

鲍店煤矿主井北提升机电控系统于2000年进行了改造并投入运行，改造后系统提升循环时间减少，提升能力增加，同时系统故障率大为减少，投入运行以后比较稳定，随着运行时间的增长，近两年在运行期间逐渐暴露出了一些问题，针对存在的问题对绞车的安全运行带来很大隐患，基于以上的原因，鲍店煤矿申报2007年煤业公司科技计划，对“主井北提升机800xA及AHM技术升级”进行技术研究。

2007年11月鲍店煤矿与ABB公司（中国）签定“主井北提升机800xA及AHM技术升级”技术服务合同。

合同中明确了该课题研究的主要内容：

1、AC110控制软件转化为高级控制软件；

2、监控系统AC110的PM632系统模块升级;

3、卸载程序的优化；

4、改变部分通讯方式后的程序升级；

5、优化闸控系统程序；

6、优化主控程序，使绞车停车位置更准确；

7、上位机监控软件的编写；

8、监控系统AHM升级，原AHM的S600模块可以用作主控系统的备件，新的AHM系统采用AC800M控制器，操作面板具有中文信息，方便现场维护，现场工程技术人员熟悉AC800M，对以后升级主控制系统做好准备工作。

2008年6月根据合同要求，ABB公司（中国）将本次升级、替代所需的模板、机架、线缆等发送到矿，矿组织人员进行了验收。

2008年7月份，ABB公司（中国）公司工程师2人到矿，熟悉现场设备布置及运行情况，了解绞车的各种保护及闭锁关系，并下载北车主程序。

期间公司领导多次到矿就北车电控系统替代改造问题进行研讨。

2008年10月ABB公司（中国）一行3人到矿。

与鲍店煤矿相关技术人员就改造问题进行了深入的探讨，并进一步检查了现场状况。

12月23日，ABB公司（中国）2名工程师到矿，矿人员配合ABB公司（中国）工程师，利用检修时间完成了8楼旧监控系统的拆卸工作，12月24日完成了新监控柜的安装，对照图纸完成了全部接线工作，并对输入、输出点是否正常进行全面检查，无问题后对新系统进行接电，并结合现场实际对主控、卸载、闸控系统程序进行了局部修改、优化，同时对监控画面进行了完善，使整个提升系统的监控更加全面。

同时对上位机监控软件进行了升级，重新编写了监控画面。

12月25日零点，绞车在轻载状态下试运行，为确保绞车的安全运行，对《煤矿安全规程》第427条规定的所有保护进行了试验，全部保护试验正常。

绞车在轻载状态下运行30分钟一切正常，随后逐渐加载运行。

在试运行过程中，现场人员时刻观察电机各项参数的指示情况，上提1#箕斗电流为2300A，上提2#箕斗电流为2400A，绞车运行平稳。

至25日1：

00绞车单箕斗提升12吨运行正常，绞车恢复正常提升。

本次升级、替代工作主要解决了以下几个方面的问题：

1、监控系统由原来的AHMS600升级为AC800M。

2、改造后采用以太网控制器完成程序的上传、下载及在线监测，并预留了通讯接口，为今后实现系统的远程监控奠定了基础。

3、并根据我方要求在监控画面上增加了更改单勾提升量的画面，司机可以根据提升情况通过计算机调节装煤量，很好的解决了以往靠调节电位器更改提升量的方法，有效的避免了过装故障的发生。

4、去掉了老程序中的冗余程序，大大缩短了程序的扫描周期。

5、调整了装卸载箕斗门关闭等待时间，可以根据煤量的大小和煤的干湿度随时调节装卸载箕斗门关闭时间，确保了提升的连贯性，通过调节装卸载箕斗门关闭等待时间，绞车提升量大幅度提高。

主井北提升机800xA及AHM技术升级

研究报告

兖州煤业股份有限公司鲍店煤矿

ABB公司（中国）

二○○九年四月

主井北提升机800xA及AHM技术升级研究报告

一、项目的必要性

鲍店煤矿主井北提升机电控系统于2000年进行了改造并投入运行，主控及装卸载系统由ABB产品AC110来实现。

改造后系统提升循环时间减少，提升能力增加，同时系统故障率大为减少，投入运行以后比较稳定，但近两年运行期间逐渐暴露了一些问题，主要体现在以下几个方面：

1、人机界面系统的CI526通讯板故障，导致AF总线无法与主控制器AC110的CPU联机，从而给在线查询故障及修改程序带来困难；且上位机显示操作系统是Windows3.11，该操作系统已经得不到相关的技术支持。

其画面显示Advasoft+Fix，是ABB较早的系统，技术支持和备品备件的采购非常困难。

尤其是近期通过AF100的通讯卡跟主控系统控制器AC110通讯无法建立连接，影响故障查找、跟踪和参数修改，而一旦操作员站损坏，将无法了解设备运行情况；

2、主控CPU负荷率接近80%，极易造成CPU过载（CPU过载设定为85%），给绞车的安全运行带来不利因素；

3、绞车在正常停车时不能实现电气停车，然后再施闸，而是在绞车接近停车位置低速爬行时制动停车，因而对闸衬的磨损较大，且造成停车位置有误差，最大误差可达0.2米；

4、监控画面显示传输速度慢，与各输入、输出量的动作时间误差较大，不利于现场及时观察；

5、AHM后备保护PM632，已经停止生产，其备品备件价格将会越来越高，维护成本较高，另外AHM用户界面为英文，不利于现场人员维护；

6、制动闸和驱动系统配合不一致，经常发生制动闸误动作现象，影响了绞车的安全提升；

以上存在的问题对绞车的安全运行带来很大隐患，基于以上的原因，鲍店煤矿进行了“北提升机AC110电控系统升级改造”的课题研究。

二、研究开发内容

根据鲍店煤矿北提升机的运行现状，软件部分存在一定的系统缺陷，需加以修订，现有系统通讯功能的不稳定，需改变部分通讯方式，提高通讯的快速性以及安全可靠性。

增加上位机编程器，以及反应更迅速的组态软件进行重新编写上位机监控系统。

主要研究解决内容如下：

1、AC110控制软件转化为高级控制软件；

2、监控系统AC110的PM632系统模块升级；

3、卸载程序的优化；

4、改变部分通讯方式后的程序升级；

5、优化闸控系统程序，；

6、优化主控程序，使绞车停车位置更准确；

7、上位机监控软件的编写；

8、监控系统AHM升级，原AHM的S600模块可以用作主控系统的备件，新的AHM系统采用AC800M控制器，操作面板具有中文信息，方便现场维护，现场工程技术人员熟悉AC800M，对以后升级主控制系统做好准备工作。

三、控制系统改造后的主要经济技术指标

1、增加系统的可靠稳定性

上位机操作员站升级为800XA系统，采用WindowsXP系统，并通过AF100总线使用OPC通讯方式，使得系统工作更加可靠、稳定，系统的软件和硬件的通用性强，维护成本较低。

2、增加系统的通讯功能的可靠稳定性

新的操作员站采用的OPC通讯方式，支持OPC数据接口，可以从任何OPCServer获取数据，即800XA可以访问任何支持OPC标准的PLC产品。

800XA可提供标准的OPC-Client数据接口供第三方系统访问DCS系统的实时和历史数据，还可提供OLE-DB数据接口用于第三方系统（如CrystalReport）生成实时或历史数据报表。

3、全面的报警功能

AC110原系统自从绞车改造2年后，就出现故障信息不全、且故障信息的时间准确性都不准确，不利于故障的查找，对设备运行存在隐患。

利用新的上位机功能，把所有安全回路、电气停车回路、闭锁回路的点全部做到画面上，方便故障排查，缩短故障处理时间，并将解决上述问题的处理。

4、增加远程监视客户机：

800xA远程监视站作为800xA系统的远程客户端，具有所有800xA操作员站的标准功能；该800xA系统的远程客户端使用者的登陆帐户的权限组态为只读，即只能浏览有关的过程监视画面、趋势图或报表，而不能进行指令操作。

800xA远程监视站的使用方式与800xA操作员站相似，为简化操作，将为其组态专门的用户界面，该界面使得用户无需专门培训就能进行操作。

5、优化主控及装卸载程序

由于我单位对装卸载步骤进行了优化，部分开关量已经去掉不用，而程序中依然检测，造成程序冗长，不是最优，同时增加了故障点。

在这次改造中对装卸载程序进行优化，去掉不必要的输入、输出点，同时部分改变程序结构，增加程序的可读性，便于处理故障。

6、增设闸控板，优化有关程序，使停车位置更准确。

7、后备监控系统的升级

把后备监控系统AHM改造成新的ABB主流产品AHM800的系统，改造后的AHM电路板可以作为主控系统的备件使用。

这是因为AHM与主控系统一样是基于AC110的监控器，作为ABB的后备保护系统，其功能非常完善、安全可靠，但是AC110是ABB老一代产品，已经停止生产，其备品备件价格将会越来越高，维护成本较高。

另外AHM用户界面为英文，不利于现场人员维护，而新的监控器具有中文功能，界面更加美观、友好。

另外通过使用新的AHM800（基于AC800M控制器技术）系统，有利于维护人员将来升级主控系统时积累AC800M知识和经验。

8、实现绞车监控信息的网上共享。

9、更快的程序处理速度。

四、关键技术及创新点

（一）关键技术：

1、主控制程序的优化；

2、采用新的操作员站系统，采用OPC通讯方式，数据可以开放给矿井的计算机系统或者其他监控系统，与上级的通讯得以实现；

3、后备保护的升级及程序的重新编写；

4、调整位置控制部分，实现电气和制动停车的有效配合，并完成程序的编写，使绞车停车位置更准确；

5、上位机监控软件重新编写；

6、增加专用的闸控板，对闸控系统程序进行优化，提高制动系统的性能。

（二）创新点：

采用新的操作员站系统，采用OPC通讯方式，数据可以开放给矿井的计算机系统或者其他监控系统，与上级的通讯得以实现；

五、改造的前期工作

为确保该项目安全顺利的进行，鲍店煤矿专门成立了以机电矿长为组长的课题研究小组，多次组织技术专家对改造的关键点、技术难题进行全面的探讨。

并查询了国内煤炭行业成功改造的先例，形成以下技术改造方案。

六、改造方案和系统配置改造方案和系统配置

1、现系统配置如下：

由上图可知，控制系统主要分为以下几部分：

操作员站（AdvaSoftWindows3.1）、驱动站（DCS600）、后备保护（AHM110）主控站（AC110）。

2AdvaSoft操作员站升级改造方案

根据系统现状，采用ABB最新的IndustryITSystem800xA扩展自动化系统的ProcessPortalA（简称PPA）人-机界面系统来改造替换AdvaSoft系统，新系统将兼容原系统的应用功能，同时增加对提升机控制系统的远程监视功能。

2.1PPA人-机界面系统描述

IndustryIT（工业信息技术）是ABB公司为工业应用提供的一项长期策略，该策略的核心是ABB提出的属性目标技术（AspectObject™），并提供此技术的产品认证，此技术使得用户可以访问所有经过IndustryIT认证的产品和系统的信息（包括任意满足标准的第三方的产品和系统），用户可以毫不费力地扩展、修改、甚至移植整个系统。

System800xA是传统DCS系统的扩展和延伸，具有高度的集成性和可扩展性，

System800xAProcessPortalA是IndustryIT技术的过程自动化系统的人机界面部分，是以开放的标准化的软件技术为基础，开发的融合了过程控制技术和经验的新一代人机接口系统，并具有高级软件组态功能。

运行环境为Windows2000，集成了多种标准的软件技术，如：

OPC-OLEforProcessControl,ActiveXControl,COM/DCOM,VisualBasic，HTML-Help,MicrosoftInternetExplorer，为实现整个企业内系统的访问及从工厂任何网络节点发布多种应用提供了一种统一的方法，是适于工业过程的、高度集成的控制和管理解决方案。

2.1.1系统特性

⏹信息高度集成

⏹集成的工厂信息窗口

⏹管控一体化

⏹集成互联网技术

⏹基于属性目标（AspectObject™）技术

⏹易于使用

⏹友好的人机界面、强大的导航能力

⏹系统设计具有内在安全性和信息可管理性，组态方便、快捷

⏹基于开放的Windows环境及相关软件技术标准

⏹全面的操作功能

∙清晰、明了的监控界面

∙艺术级的极具美感的流程图

∙强大的报警管理

∙多种历史记录

∙实时/历史趋势

∙标准化及互操作性

∙基于MicrosoftWindowsXP/WindowsServer2003环境

∙VisualBasic绘图及脚本工具

∙互联网浏览技术

∙控件技术（ActiveXControl）

∙高度集成的控制系统

∙独特的基于目标的信息集成技术

∙系统伸缩性强、组态简洁高效

∙可与控制、工程、批量生产管理、信息管理、资产管理功能集于一体

System800xAProcessPortal以标准化的技术为基础，为全厂范围内信息的监视、控制和管理提供了统一的窗口界面。

PPA系统采用服务器/客户机架构，可以灵活的扩展系统，满足生产系统的逐步发展需求，并且扩展方式简单，只需在Server/Client网络上添加新的客户机和/或在服务器添加所需扩展的功能模块。

PPA提供了直观的弹出式文本采单，用户可以极方便的进行操作和管理，并访问从控制系统、生产过程、工段、直至全厂范围内的信息流。

PPA同时提供了图形化的用户接口，过程数据的采集、存储、分析工具，先进的报警管理系统及全面的历史数据纪录。

PPA可以集成传统的操作员站、维护及工程师站的功能。

PPA支持OPC数据接口，可以从任何OPCServer获取数据，即PPA可以访问任何支持OPC标准的PLC产品。

PPA可提供标准的OPC-Client数据接口供第三方系统访问DCS系统的实时和历史数据，还可提供OLE-DB数据接口用于第三方系统（如CrystalReport）生成实时或历史数据报表。

2.1.2系统功能

新的IndustryITSystem800xAProcessPortal人机接口系统能够完全替换原有的AdvaSoft操作员站，兼容原系统的主要功能和操作模式，并具有更加强大的性能、更多的功能、更灵活便捷的操作方式、通用的系统平台和开放的系统接口使得系统维护工作简单方便并且大大降低了系统的维护成本。

系统主要功能和特性以下：

▪流程画面显示

——流程动态数据、历史数据及流程系统结构、功能的实时图形化表示。

▪流程画面编辑

——图形编辑器支持创建任意静态图像及对控制目标进行动态功能组态。

▪趋势画面显示、组态

▪事件/报警管理

——系统报警、过程报警和组报警显示（报警列表、报警行、报警栏及报警组）、过滤、打印

▪项目浏览器

——用于PPA中的目标浏览，如同在PC机上使用Windows的文件浏览器访问文件一样，可以以最简单的方式访问所有目标；目标可以是阀、泵、电机或产品批次，或是抽象的过程单元、硬件组件、信号等。

▪用户类型识别

——不同的的用户（操作员或维护人员）或组对特定的任务信息有着不同的需求，因此，PPA针对用户或组登陆系统时定义了不同的用户类型，在用户类型中可以设置操作、访问权限，也可以为每个用户或组定义安全级别，如1号操作员只能控制A区，浏览A区的报警/事件；2号操作员只能控制B区，可以浏览A、B区的报警/事件。

▪安全性

——PPA的安全机制是基于Windows的安全系统，Windows的授权用户被提升为PPA用户，对有关用户类型、操作及维护设备范围进行授权。

它确保只有被授权人员方可访问生产过程、进行编辑组态或系统维护操作。

▪流程画面编辑

——图形编辑器支持创建任意静态图像及对控制目标进行动态功能组态。

▪短期历史数据记录

——可以对所有的实时过程数据进行短期记录，形成历史记录数据，记录数据的数量及记录长度受限于软硬件系统的性能；历史记录数据可以以趋势曲线进行回溯显示。

例如，温度和电流的趋势记录。

▪生产报表及打印

——PPA系统可将实时过程数据、历史记录数据和实时趋势数据生成Excel或Crastal报表，报表可定时生成，也可根据需要随时定制生成。

报表可保存为磁盘文件存储在硬盘或其他介质中，也可向打印机输出。

▪*开放数据访问接口

——支持OPC（OLEforProcessControl）标准，既可作为OPCClient访问任意标准的OPCServer，也可作为OPCServer向第三方系统提供OPCClient数据访问接口；支持第三方系统通过OLE-DB数据接口访问PPA系统的实时及历史数据，生成数据报表（此功能不适于第三方系统要求对PPA系统进行连续的实时数据采样）。

▪支持中文

——可在流程画面上显示中文说明信息，但目前的版本不支持事件/报警的中文描述信息的输出打印。

（*为可选功能项）

2.2800xA操作员站系统配置

升级改造1套AdvaSoft操作员站，基于对原系统功能的兼容性和对未来系统的扩展需求的考虑，新的操作员站系统配置如下：

2.2.1本方案800xA系统配置2台工作站，其中1台同时运行800xA服务器和客户机（操作员站和工程师站）功能，另外1台作为800xA系统的远程客户端用于用户在办公室远程监视提升机控制系统。

本方案800xA系统最多可支持5个客户机的配置，即可再添加3台800xA操作员站（或远程监视站）。

2.2.2软件

MS软件

WindowsXPProfessional（英文版）,

MSOffice2003,1套,用于数据报表功能

VisualBasic6.0,1套,用于操作员站的图形编辑

ABB系统软件

IIT800xA系统软件，安装在所有PPA服务器和客户机上，包括：

▪800xACoreSystem

（IncludesoneCoreSystem,oneOperatorWorkplace,oneEngineeringWorkplace,SystemSynchronization,PlantExplorer,TopologyStatusViewer,SoftpointServer,Scheduler,PrimaryHistoryLogs,and10AssetMonitors.）

▪100tags,non-redundant

▪1AdditionalOperatorWorkplce（UsedforRemoteMonitoring）

▪800xAforAC100（Onepersystem）.

-AC100控制器组态、维护软件，包括：

▪ControlBuilderA1.2;1stuserlicense

2.2.3硬件

800xA操作员站

–HPXW4400图形工作站，1台

（IntelDual2CoreProcessor1.86GHz,2GBRAM/80GBSATHD/DVD-R&RW/100MbNIC,19”TFTLCD,MSWinXPProfessional,MSOffice2003）

–AF100通信接口卡，安装在PPA连接服务器（在本配置方案，即为PPA操作员站）中，用于PPA系统与AC110控制器进行AF100协议通信。

800xA远程监视站

–HPPC机，1台

（IntelDual2CoreProcessor1.6GHz,1GBRAM/80GBSATHD/DVD-ROM/100MbNIC,19”TFTLCD,WinXPProfessional）

–网络通信设备，包括：

▪交换机，1台

▪光纤收发器，2台

▪4芯多模光缆，200m（根据现场实际需要确定光缆长度）

▪硬件、软件防火墙设备（如果需接入办公网络），1套

2.3800xA操作员站功能组态描述及示例

以下功能描述基于ABB矿山提升机800xA人-机接口系统的一般功能配置，其实际功能基于原Advasoft和AC110系统的功能配置。

新系统的配置以恢复兼容原人-机接口系统功能、提高人-机接口系统的运行性能为原则。

❒过程图形显示画面

全套过程画面显示，所有画面根据订单配置。

所有静态文本和报警信息为中文。

❒概貌显示画面

该画面为提升机系统状态概貌显示（操作方式，速度，位置等）在画面上提升机运动部分（如：

箕斗）能跟随实际位置移动。

❒传动系统和电源显示画面

模拟显示传动设备和高、低压配电设备等的状态：

定子电流、定子电压、励磁电流、系统给定速度、运行速度、加减速度等，提升机电机、变压器、轴承等的温度等。

❒闸系统显示画面

模拟显示液压系统状态，闸压力和闸气隙等。

❒提升状态及系统保护监视画面

显示提升机过程控制PLC和行程监控PLC及传动系统所监控的安全变量的状态信息，包括：

速度、位置、直径测量值及不同PLC之间差值，位置检查点、同步点及过卷检测等安全保护状态。

显示箕斗位置、速度，靠近停车位等。

❒行程监控系统测量的高程值在每次运行循环完成后均可自动校正。

❒装卸载画面

❒测试画面

提供两个提升机测试画面，包括提升机的保护测试：

-接地故障测试（24VDC,110VDC,230VAC）

-过卷测试

-减速段超速测试

-速度曲线保护测试

❒生产和运行报表画面

显示提升机的生产和运行状态结果。

数据来自AC110控制器的数据库。

可以产生以下生产统计报表（仅供参考，实际的报表内容依赖于AC110控制器所运行的控制程序和数据库，与现有的报表内容应是一致的）：

-班提升勾数（8h）（包括当班及前两班产量）

-当天提升勾数（24h）

-前一天提升勾数

-当月提升勾数

-上月提升勾数

生产报表可以生成Excel文件，通过打印机打印出来

❒操作员命令和参数设置

在画面上操作员可以启动/停止设备（泵，风机，变频器等），设置最大提升机手动速度和调整提升机箕斗位置值等，还可以调整卷筒直径设定值。

（受实际的AC110控制程序及数据库组态限制。

）

❒计算机系统运行状态概貌显示画面

显示提升机控制系统的PLC（包括提升机过程控制PLC和行程监控PLC）的有关状态信息，如：

CPU负荷、电池、通讯模块、I/O模块状态等；可显示整个网络上各节点设备的运行状态。

❒警告显示画面

显示提升机的所有警告信号

❒故障旁路显示画面

分别显示故障旁路命令。

维修人员可以在画面上旁路安全保护，提升机速度将降到一半，旁路允许的钥匙开关在控制台上。

❒时钟同步、短期历史记录和趋势显示

System800xAProcessPortalA操作员站与AC110控制器之间可实现毫秒级时钟同步，历史记录和报警时间以控制器为准，趋势显示功能可实时显示过程数据的变化曲线，也可对历史记录数据进行回溯显示，实时趋势显示的时间范围取决于控制器的内存