一种矿井提升网络化智能监控装置的制作方法

本实用新型属于矿井提升系统技术领域，具体是涉及一种矿井提升网络化智能监控装置。

背景技术：

采矿行业的工作环境比较恶劣和危险，因此对生产的安全性要求很高。矿井提升系统控制网络具有信息流向不对称、负荷不均、实时性和高可靠性的特点。提升控制信号数据传递高实时性可保证生产的及时响应和对故障的快速处理，这对于提高矿井安全性和生产效率意义重大。目前，部分国产提升机电控系统各组成部分的数据和信号传递仍采用一对一的信号传递方式，这种通信方式传输效率低、信息量小、故障率高，不能满足矿井提升系统信息自动化水平的提高。

profibus-dp现场总线是一种双向传输、全数字化、多分支结构的串行通信网络，在单根通信电缆上可连接多个设备和仪表，传递的数据交换信息量大、抗干扰性能力强，是目前自动化领域中应用广泛的现场总线通信技术之一，具有使用、应用成本低、结构简单、性能高和通信联网距离长等优点。

有鉴于此，设计一种矿井提升网络化智能监控装置，利用profibus-dp现场总线通信网络技术动态监控整个提升生产过程和生产管理，从而提高矿山企业自动化管理水平和生产效率。

技术实现要素：

本实用新型主要是解决上述现有技术所存在的技术问题，提供一种矿井提升网络化智能监控装置。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种矿井提升网络化智能监控装置，其特征在于，包括对整个系统进行监控的管理层、负责现场信息采集与传输及执行控制命令的控制层、以及执行控制层命令的设备层，所述管理层和控制层之间建立mpi网络，且所述管理层通过mpi网络与控制层通信连接；所述控制层包括中央处理器、地面监控单元、井下监控单元、变频调速单元和定位模块，所述中央处理器分别与地面监控单元和定位模块相连，所述中央处理器、井下监控单元和变频调速单元之间建立profibus-dp现场总线通信网络，且所述中央处理器通过profibus-dp现场总线通信网络分别与井下监控单元和变频调速单元通信连接，所述地面监控单元和井下监控单元均与设备层相连，所述变频调速单元连接有提升电机。

作为优选，所述管理层为内部安装有通信模块cp5611的scada监控系统，所述中央处理器设有与通信模块cp5611相匹配的mpi通信接口，所述mpi通信接口和通信模块cp5611相连构成mpi网络。

作为优选，所述井下监控单元包括井下中段输入模块、井下中段输出模块和井下中段控制设备，所述井下中段输入模块采用数字量输入模块sm321，所述井下中段输出模块采用数字量输出模块sm322，所述井下中段控制设备采用控制器模块im-153，所述变频调速单元采用通信模块cbp2，所述数字量输入模块sm321、数字量输出模块sm322、控制器模块im-153和通信模块cbp2均设有dp接口，所述中央处理器设有与dp接口相匹配的dp通信接口，所述dp接口和dp通信接口相连构成profibus-dp现场总线通信网络。

作为优选，所述中央处理器为处理器cpu315-2dp。

作为优选，所述地面监控单元包括地面输入模块和地面输出模块，所述地面输入模块采用数字量输入模块sm321，所述地面输出模块采用数字量输出模块sm322。

作为优选，所述管理层配备有打印机。

作为优选，所述定位模块采用脉冲编码器fm350-1。

本实用新型具有的有益效果：本实用新型构建了一种基于profibus-dp现场总线通信网络技术的井下提升系统网络化监控方案，以单个数字化、分散的、智能控制设备作为网络监控节点，完成矿井提升数据交换，便于监控与管理。本实用新型具有通信联网功能强、实时性好、安全和可靠性高等优点，可提高矿上企业自动化管理水平和生产效率。

附图说明

图1是本实用新型的一种结构示意图。

图中：1、管理层；2、控制层；3、设备层；4、mpi网络；5、中央处理器；6、地面监控单元；7、井下监控单元；8、变频调速单元；9、定位模块；10、profibus-dp现场总线通信网络；11、地面输入模块；12、地面输出模块；13、井下中段输入模块；14、井下中段输出模块；15、井下中段控制设备；16、打印机；17、提升电机。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：一种矿井提升网络化智能监控装置，如图1所示，应用于某矿山提升系统，包括对整个系统进行监控的管理层1、负责现场信息采集与传输及执行控制命令的控制层2、以及执行控制层2命令的设备层3，所述管理层1和控制层2之间建立mpi网络4，且所述管理层1通过mpi网络4与控制层2通信连接；所述控制层2包括中央处理器5、地面监控单元6、井下监控单元7、变频调速单元8和定位模块9，所述中央处理器1分别与地面监控单元6和定位模块9相连，所述中央处理器5、井下监控单元7和变频调速单元8之间建立profibus-dp现场总线通信网络10，且所述中央处理器5通过profibus-dp现场总线通信网络10分别与井下监控单元7和变频调速单元8通信连接，所述地面监控单元6和井下监控单元7均与设备层3相连，所述变频调速单元8连接有提升电机17。

所述管理层1为内部安装有通信模块cp5611的scada监控系统，所述中央处理器5设有与通信模块cp5611相匹配的mpi通信接口，所述mpi通信接口和通信模块cp5611相连构成mpi网络4。

所述井下监控单元7包括井下中段输入模块13、井下中段输出模块14和井下中段控制设备15，所述井下中段输入模块13采用数字量输入模块sm321，所述井下中段输出模块14采用数字量输出模块sm322，所述井下中段控制设备15采用控制器模块im-153，所述变频调速单元8采用通信模块cbp2，所述数字量输入模块sm321、数字量输出模块sm322、控制器模块im-153和通信模块cbp2均设有dp接口，所述中央处理器5设有与dp接口相匹配的dp通信接口，所述dp接口和dp通信接口相连构成profibus-dp现场总线通信网络10，所述中央处理器5通过profibus-dp现场总线通信网络10分别与井下监控单元7和变频调速单元8通信连接。

所述地面监控单元6包括地面输入模块11和地面输出模块12，所述地面输入模块11也采用数字量输入模块sm321，所述地面输出模块12也采用数字量输出模块sm322。所述地面监控单元6可采用除profibus-dp现场总线通信网络10外其他的通信方式与中央处理器5相连。

所述中央处理器5为处理器cpu315-2dp；所述管理层1配备有打印机16；所述定位模块9采用脉冲编码器fm350-1。

井下分布有多个提升中段，各提升中段相距数百米不等，每个提升中段均设置有一个井下监控单元，井下监控单元通过profibus-dp现场总线通信网络与中央处理器进行数据交换，井下监控单元负责采集本提升中段井筒的开关信号、向中央处理器发送各种电机运行信号、控制摇台和上下调罐，所述井下监控单元最多可设置64个。

管理层通过mpi网络与中央处理器进行数据交换，通过对地面监控单元、井下监控单元、变频调速单元和定位模块采集相关信息，实现动态监控。管理人员利用scada监控系统显示各种设备运行画面和运行状况，通过与打印机相连，可随时打印各位运行报表，具有事故记录、参数图表、历史数据和统计报表等功能。管理层还可以与企业erp系统相连，为企业erp系统提供数据，构建企业erp管理系统。

设备层为现场一线的设备，执行控制层发布的命令，采集井下中段信号请求、安全保护、报警等信号，同时控制电磁阀、电机、信号灯等各种驱动设备。

定位模块一般配备有两个，其中一个定位模块为主模块，负责运行，另一个定位模块为辅助模块，负责对主模块进行校验。定位模块采用脉冲编码器fm350-1，可利用脉冲编码器fm350-1的行程控制功能来实现矿井提升准确停车。通过对脉冲编码器fm350-1进行编码，当罐笼运行接近某停车位时，罐笼提前动作以低速度进行爬行，慢慢降速至零，实现准确停车。

目前，提升系统常规保护技术较为成熟，一般有电机超速、罐笼上下过卷、制动泵油压过低过过高、操作人员错向开车等保护，但上述保护主要是基于罐笼上下运动状态建立的。而实际上，罐笼在静止状态下的自由落体安全保护易被忽略，一旦罐笼在静止状态下发生异常，将导致较大人员伤亡和设备损失事故。通过脉冲编码器fm350-1与处理器cpu315-2dp相配合，可实现矿井提升自由落体的保护，具体为：当提升机处于静止状态时，处理器cpu315-2dp在循环扫描周期内，连续对脉冲编码器fm350-1的脉冲数变化量进行检测，在设定的时间内，一旦脉冲数变化量大于安全给定值时，立即启动自由落体保护预案，强行对液压站油泵进行断电，提升滚筒处于制动状态，防止提升系统出现自由落体事故发生，实现安全保护。

综上，本实用新型构建了一种基于profibus-dp现场总线通信网络技术的井下提升系统网络化监控方案，以单个数字化、分散的、智能控制设备作为网络监控节点，完成矿井提升数据交换，便于监控与管理。本实用新型具有通信联网功能强、实时性好、安全和可靠性高等优点，可提高矿上企业自动化管理水平和生产效率。

最后，应当指出，以上实施例仅是本实用新型较有代表性的例子。显然，本实用新型不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本实用新型的保护范围。