МУ для РПМ по изучению АПП

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЫСШЕЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ
«ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра “Горная электротехника и автоматика им. Р.М. Лейбова”











Методические указания
к изучению дисциплины
«Основы автоматизации производственных процессов горных предприятий»




















Донецк, ДонНТУ, 2008

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЫСШЕЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ
«ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра “Горная электротехника и автоматика им. Р.М. Лейбова”











Методические указания
к изучению дисциплины
«Основы автоматизации производственных
процессов горных предприятий
(для студентов специальности РПМ заочной формы обучения)




Рассмотрено
на заседании кафедры
“Горная электротехника и автоматика им. Р.М. Лейбова”,
протокол № 6 от 22.02.2008 г.


Утверждено
на заседании учебно-издательского совета ДонНТУ,
протокол № 3 от 05.03.2008 г





Донецк, ДонНТУ, 2008


УДК 622.232.5

Методические указания к изучению дисциплины «Основы автоматизации производственных процессов горных предприятий» (для студентов специальности РПМ заочной формы обучения)/ Сост: Оголобченко А.С., Дубинин С.В.,
Саулин В.К. – Донецк: ДонНТУ, 2008. – 67с.

Изложены цель и организация изучения дисциплины. Приведены краткие сведения о некоторых современных технических средствах, устройствах и системах автоматизации, которые широко применяются на горных предприятиях, но не описаны в учебниках. Содержат методику и объем материала для изучения каждой темы, а также перечень рекомендованной литературы и лабораторных работ. Для выполнения контрольной работы предложен перечень вопросов.


Составители: Оголобченко А.С., доцент, к.т.н;
Дубинин С.В., доцент, к.т.н;
Саулин В.К., старший преподаватель


Ответственный за выпуск: зав. кафедрой ГЭА, доцент, к.т.н. Маренич К.Н.












С Оголобченко А.С., доцент, к.т.н.
Дубинин С.В. доцент,к.т.н.
Саулин В.К., старший преподаватель







СОДЕРЖАНИЕ

1 ЦЕЛЬ И ОРГАНИЗАЦИЯ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ.....4
2 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ........6
Тема 1. Основные понятия и определения автоматизации. Технические
средства автоматизации.....6
Тема 2. Автоматизация процесса добычи угля.....16
Тема 3. Автоматизация процесса проходки горных выработок..26
Тема 4. Автоматизация процесса транспорта....30
Тема 5. Автоматизация процесса водоотлива ...38
Тема 6. Автоматизация процесса проветривания горных выработок43
Тема 7. Автоматизированное оперативно - диспетчерское управление
производственными процессами горного предприятия.. 53
3 Перечень лабораторных работ....63
4 Контрольная работа ....63
5 Список рекомендованной литературы66




















1 ЦЕЛЬ И ОРГАНИЗАЦИЯ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Необходимость изучения дисциплины «Основы автоматизации производственных процессов горных предприятий» и её содержание определяются широким внедрением на горных предприятиях систем автоматизации, что требует от горного инженера знаний по назначению, выполняемым функциям и составу систем автоматизации технологических установок и производственных процессов.
Материал дисциплины используется при дипломном проектировании.
При изучении каждой темы дисциплины студент знакомится с её содержанием и методическими указаниями, относящимися к данной теме. В конце каждой темы приведены вопросы, на которые необходимо дать ответы.
Изучение дисциплины «Основы автоматизации производственных процессов горных предприятий» состоит из следующих этапов:
изучение теоретического материала;
выполнение лабораторных работ;
выполнение контрольной работы.
Студенты заочной формы обучения изучают дисциплину преимущественно самостоятельно в объемах, предусмотренных рабочей программой и учебно-методической картой дисциплины (УМКД). На установочной сессии студентам читаются обзорные лекции, особое внимание уделяется наиболее сложному для самостоятельного восприятия материалу дисциплины.
В специализированной лаборатории «Шахтной автоматики» кафедры «Горная электротехника и автоматика им. Р.М. Лейбова» (ауд. 1.403а) выполняются лабораторные работы, цель которых практически изучить и исследовать принцип действия устройств автоматизации. Каждой лабораторной работе должна предшествовать самостоятельная подготовка студентов, в процессе которой подробно изучается описание лабораторной работы, соответствующий раздел конспекта лекций и материал указанных литературных источников. Результаты подготовки проверяются преподавателем. При этом студент должен ответить на контрольные вопросы по лабораторной работе, касающиеся общих сведений об исследуемой аппаратуре. Если студент не подготовился к лабораторной работе, то к занятию он не допускается. По результатам каждой лабораторной работе студент должен подготовить письменный отчет. Если в результате проверки отчёта возникнут замечания, то студент обязан их письменно исправить. Защита отчёта происходит путём устного собеседования преподавателя и студента по тематике защищаемой работы.
Внимание. В лаборатории 1.403а на лабораторных столах и стендах имеется рабочее напряжение 220, 380 и 660 В. Данные величины напряжения при несоблюдении правил безопасности представляют опасность для жизни людей, работающих с электроустановками. Поэтому все студенты должны ознакомиться с правилами техники безопасности в лаборатории и расписаться в специальном журнале по технике безопасности, подтверждая то, что они получили инструктаж на рабочем месте. Устный инструктаж студентов по правилам техники безопасности на первом занятии проводит преподаватель, обращая особое внимание:
на зоны, опасные в отношении возможного поражения электрическим током;
на действия в экстренных случаях;
на коммутационные аппараты, отключающие электроснабжение лаборатории.
При выполнении лабораторных работ необходимо строго соблюдать следующие правила безопасности:
запрещается включение – отключение коммутационных аппаратов вводного щита;
нельзя оставлять без наблюдения включенную лабораторную установку;
в случае прекращения работы или перегрева элементов, установку необходимо отключить;
необходимые соединения в схеме выполняются при отсутствии напряжения на лабораторном стенде;
переключения, не предусмотренные порядком выполнения лабораторных работ, производить запрещено;
подача напряжения на исследуемую аппаратуру производится только после проверки схемы преподавателем и в его присутствии.
Студент, нарушивший правила ТБ, от выполнения лабораторных работ отстраняется.
Студенты, не выполнившие лабораторные работы, зачет не получают.
Выполнение студентом контрольной работы является важной формой изучения дисциплины и является обязательно до получения зачета по курсу. В методических указаниях приведен перечень вопросов для контрольной работы.
В случае затруднений при изучении материала студент может обратиться на кафедру к преподавателю, который читает данный курс, для получения необходимых консультаций.
По окончанию курса «Основы автоматизации производственных процессов горных предприятий» студент должен получить зачет.




2 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Тема 1.
Основные понятия и определения автоматизации.
Технические средства автоматизации.

Содержание темы
Основные понятия и определения автоматизации. Датчики. Микроконтроллеры. Исполнительные механизмы. Условия эксплуатации средств автоматизации на горных предприятиях и их конструктивное исполнение.

Методические указания

Основные понятия и определения автоматизации

Автоматизация производственных процессов это высший этап развития машинного производства, когда техническим устройствам передаются функции управления, ранее выполнявшиеся человеком и связанные с работой его мозга (контроль, сигнализация, выбор рационального режима работы оборудования и т. п.).
Автоматизация это применение технических средств, экономико-математических методов, освобождающих человека частично или полностью от непосредственного участия в процессе управления материально – техническим объектом (технологическая установка или производственный процесс).
Различают следующие этапы автоматизации производства: частичную, комплексную и полную.
Частичная автоматизация производства, точнее - автоматизация отдельных производственных операций, осуществляется в тех случаях, когда управление процессами вследствие их сложности или скоротечности практически недоступно человеку и когда простые автоматические устройства эффективно заменяют его. Частично автоматизируется, как правило, действующее технологическое оборудование. По мере совершенствования средств автоматизации и расширения сферы их применения было установлено, что частичная автоматизация наиболее эффективна тогда, когда технологическое оборудование разрабатывается сразу как автоматизированное. При комплексной автоматизации производства участки и шахта функционируют как единый взаимосвязанный автоматизированный комплекс. Комплексная автоматизация производства охватывает все основные производственные функции предприятия, хозяйства, службы; она целесообразна лишь при высокоразвитом производстве на базе совершенной технологии и прогрессивных методов управления с применением надёжного производственного оборудования, действующего по заданной или самоорганизующейся программе, функции человека при этом ограничиваются общим контролем и управлением работой комплекса.
Полная автоматизация производства - высшая ступень автоматизации, которая предусматривает передачу всех функций управления и контроля комплексно-автоматизированным производством автоматическим системам управления. Она проводится тогда, когда автоматизируемое производство рентабельно, устойчиво, его режимы практически неизменны, а возможные отклонения заранее могут быть учтены, а также в условиях недоступных или опасных для жизни и здоровья человека.
Управлением в общем случае называют всякое целенаправленное воздействие, оказываемое на какой-либо объект с целью изменения его качественного состояния (например, включение, реверсирование, отключение). Управление, при котором изменяется количественное состояние объекта путем изменения или стабилизации одного или нескольких параметров режима работы называется регулированием.
Управление объектам может быть местным (ручным), дистанционным, автоматическим, автоматизированным и централизованным. Автоматизированное управление – это управление при участии человека, автоматическое – без участия человека.
В общем случае процесс управления можно представить как последовательное выполнение следующих четырех основных операций:
получение информации о состоянии объекта;
передача информации от объекта автоматизации к устройству управления;
переработка полученной информации и принятие решения, т. е. формирование сигнала управления;
исполнение решения, т.е. реализация управляющего воздействия, соответствующего выработанному сигналу управления.
Указанные операции выполняются с помощью технических средств автоматизации при участии или без участия человека.
Автоматическая система - это система в которой все функции по управлению объектом осуществляются техническими средствами автоматизации без участия человека. В автоматизированной системе часть функций, главным образом по принятию решений, выполняет человек (диспетчер, оператор, машинист и др.), а остальные выполняются техническими средствами автоматизации.
С остальными определениями можно ознакомиться в [1,2].
Также при изучении устройств и систем автоматизации используют различные виды схем. В зависимости от применяемых видов энергии, элементов и связей схемы бывают электрические, гидравлические, пневматические, кинематические и комбинированные.
В соответствии с Единой системой конструкторской документации в зависимости от основного назначения схемы подразделяются на структурные, функциональные, принципиальные электрические, монтажные и др.
На структурной схеме изображаются все основные блоки (в виде геометрических фигур) и взаимосвязи между ними. Графическое построение такой схемы дает наглядное представление о последовательности взаимодействия отдельных, блоков. Наименования, буквенные обозначения, порядковые номера отдельных блоков, как правило, вписываются внутри прямоугольника или круга.
Функциональной называют схему, подобную по изображению структурной, в которой отдельные блоки имеют наименования выполняемых ими функций, обеспечивающих представление о процессах, протекающих в отдельных частях системы.
На принципиальных электрических схемах не дается истинное расположение элементов и наглядное представление о них; каждый элемент в схеме имеет условное графическое изображение и буквенно-цифровое позиционное обозначение (состоящее из буквенного обозначения и порядкового номера после буквенного обозначения). Однако показанные на ней все элементы и все связи между ними позволяют объяснить принцип работы системы, все электрические процессы, протекающие в ходе работы системы и пути прохождения тока в схеме.
Монтажные схемы предназначены для монтажа элементов системы, прокладки и присоединений проводов, кабелей, а также наладки. На них графически изображено действительное взаимное расположение отдельных элементов и приборов, электрических проводов и кабелей с указанием основных размеров, буквенных обозначений и маркировки концов приводов.

Датчики в системах автоматизации. Классификация датчиков. Принцип действия.

Датчиком называется устройство, осуществляющее преобразование контролируемого параметра в выходной сигнал, удобный для ввода его в систему управления или для дистанционной передачи. В горной промышленности в системах автоматического управления и контроля наиболее широко применяются электрические датчики, в которых различные физические величины преобразовываются в электрическую величину. В учебнике [3] необходимо ознакомиться с основными параметрами производственных процессов, которые подлежат контролю при автоматизации производства.
Датчики классифицируются по различным критериям - по энергетическому режиму работы преобразователя, по виду контролируемого параметра, по назначению. По литературе [1] необходимо ознакомиться с данной классификацией.
Далее необходимо рассмотреть принцип действия основных типов датчиков, наиболее широко применяемых в системах автоматизации шахтных технологических установок и производственных процессов: герконовые, потенциометрические, индукционные, трансформаторные и терморезисторные [1]. Например, принципиальная электрическая схема герконового датчика приведена на рисунке 1.
Воспринимающий элемент датчика – геркон представляет собой ампулу 1, внутри которой запаяны контактные пружины (электроды) 2, изготовленные из ферромагнитного материала. Стеклянная ампула заполнена защитным газом (аргон, азот и др.). Герметичность ампулы исключает вредное влияние (воздействие) окружающей среды на контакты, повышая надежность их работы. Контакты геркона, расположенного в контролируемой точке пространства, замыкаются под действием магнитного поля, которое создается постоянным магнитом (электромагнитом), установленным на подвижном объекте.





13 EMBED PBrush 1415


Рисунок 1 - Принципиальная электрическая схема герконового датчика

Выходной сигнал датчика (Uвых ) равен величине напряжения Uп источника питания при наличии магнита в точке контроля и нулю при его отсутствии.
Достоинства герконовых датчиков - высокая наработка на отказ (порядка 107 срабатываний). Недостаток – существенное изменение чувствительности при незначительном смещении магнита в направлении перпендикулярном движению объекта.
Герконовые датчики используются, как правило, при автоматизации подъемных, водоотливных, вентиляторных и конвейерных установок. В учебнике [2] можно ознакомиться с такими датчиками. Например, это широко используемый в системах автоматизации конвейеров датчик контроля схода ленты КСЛ-2. Конструктивная схема датчика КСЛ-2 приведена на рисунке 2. Датчик состоит из корпуса 2, гибкого провода и исполнительного устройства. Корпус 2 и крышка 1 выполнены из волокнита. В корпусе расположено исполнительное устройство, состоящее из магнитной системы 5 и геркона, заключенного в капсулу 6, которая ввинчивается в шайбу 4 и фиксируется гайкой 3. Гибкий провод состоит из пружины 7, резинового кожуха 9 и восьми конических шайб 10, нанизанных на трос 8, связывающих магнитную систему с зажимом 11. В крышке датчика имеется два кабельных ввода 14, жилы кабеля подводятся к зажимам 13, электрически связанным с герконом. На корпусе датчика имеется металлическая планка 12, при помощи которой датчик крепится к грузовой опоре роликов конвейера. При воздействии на гибкий привод конвейерной ленты с помощью троса 8 происходит перемещение кольцевой магнитной системы вдоль капсулы, что приводит к замыканию контактов геркона. После прекращения отклоняющего воздействия провод устанавливается в исходное положение возвратной пружиной, вследствие чего контакт размыкается. Замыкание контакта свидетельствует о сходе ленты, размыкание контакта – нормальное положение ленты.
Аналогично необходимо рассмотреть и остальные ранее указанные типы датчиков - потенциометрические, индукционные, трансформаторные и терморезисторные [1].




Передача информации и технические средства передачи информации
в системах автоматизации

Передача информации в системах автоматизации производится по линиям (каналам) связи. В зависимости от физической среды, по которой происходит передача информации каналы связи можно разделить на следующие типы:
кабельные линии – электрические (симметричные, коаксиальные, «витая пара» и т.д.), волоконно-оптические и комбинированные электрические кабели с волоконно-оптическими жилами;
силовая низковольтная и высоковольтные электрические сети;
инфракрасные каналы;
радиоканалы.
Передача информации по каналам связи может передаваться без уплотнения информации, т.е. по одному каналу передается один информационный сигнал (аналоговый или дискретный) и с уплотнением информации – по каналу связи передается множество информационных сигналов. Уплотнение информации применяется для дистанционной передачи информации на значительное расстояние (например от аппаратуры автоматизации, расположенной на штреке к очистному комбайну или от участка шахты на поверхность к диспетчеру) и может производиться при помощи различного рода кодирования сигналов.
Устройства, которые обеспечивают передачу информации о состоянии объекта и команд управления на расстояние называются телемеханическими системами [5].
Телемеханические системы могут входить в аппаратуру автоматизации как составная часть (например, комплекс «Метан», аппаратура АРУС.1М и др.), или представлять собой автономную, универсальную по назначению аппаратуру –например, комплекс УТШ, система СТТВ и др [3,17].
Так, комплекс устройств телемеханики УТШ предназначен для телесигнализации дискретных состояний объектов, телеуправления и телерегулирования объектов, телеизмерения текущих и интегральных значений параметров. Комплекс УТШ применяется в системах оперативно-диспетчерского и автоматизированного управления технологическими процессами угольных шахт, в том числе опасных по газу и пыли.
Система телемеханики объектов тупиковых выработок СТТВ предназначена для дистанционного управления различными рассредоточенными объектами, связанными с проветриванием тупиковых выработок, и контроля их состояния.
Системы телемеханики делятся на дискретные и аналоговые. Системы дискретного телеконтроля называют системами телесигнализации (ТС), они обеспечивают передачу конечного числа состояний объекта (например, «включено», «отключено»). Системы аналогового телеконтроля называют системами телеизмерения (ТИ), они обеспечивают передачу непрерывного изменения каких-либо параметров, характеризующих состояние объекта (например, изменение напряжения, тока, скорости и т.д.).

13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415



Элементы, из которых состоят дискретные сигналы, обладают различными качественными признаками: амплитудой импульса, полярностью и длительностью импульса, частотой или фазой переменного тока, кодом в посылке серии импульсов.
Более подробно телемеханические системы рассмотрены в [5,17].

4. Обработка информации и выработка управляющих воздействий в системе автоматизации. Понятие о микроконтроллерах.

Как было сказано выше, одной из основных операций управления является переработка полученной информации и принятие решения, т. е. формирование сигнала управления. Она включает в себя обработку поступившей информации, определение рационального режима эксплуатации производственного процесса или установки, формирование управляющих воздействий на объект, выдачу обслуживающему персоналу рекомендаций по его управлению. Как правило, это осуществляется в виде математических (в том числе логических) зависимостей между входными и выходными сигналами. В системах автоматического управления информация обычно представлена в виде электрических сигналов. Для обработки электрических сигналов используются различные устройства, которые осуществляют усиление сигналов, формируют управляющие воздействия в соответствии с алгоритмом управления. К таким устройствам относятся магнитные, электромашинные, гидравлические и электронные усилители, логические элементы, микроконтроллеры и др. Более подробно с этими устройствами можно познакомиться в [1].
В настоящее время для обработки информации и выработки управляющих воздействий широко применяются микроконтроллеры – устройства на основе микропроцессорных элементов. В системах шахтной автоматизации наиболее широко применяются микроконтроллеры семейства PIC фирмы Microchip и микроконтроллеры RISC - фирмы Atmel [16 ]. Микроконтроллер представляет собой цифровую вычислительную систему, в которой входная аналоговая и дискретная информация преобразуется в цифровой код и обрабатывается в соответствии с заданной программой. На рисунке 3 представлена типичная архитектура (структура) микроконтроллера. Схема состоит из четырех основных устройств: микропроцессор, постоянно запоминающее устройство (ПЗУ) - память программ, оперативно запоминающее устройство (ОЗУ) - память данных и устройства ввода-вывода (порты). Микропроцессор координирует работу всех устройств цифровой системы с помощью шины управления и осуществляет математические и логические операции с данными. Шина адреса (ША) служит для выбора определенных ячеек памяти, входов и выходов портов. По шине данных (ШД) осуществляется двунаправленная пересылка данных к микропроцессору и от микропроцессора. Микропроцессор может передавать информацию в память микроконтроллера или к устройствам ввода-вывода, а также получать информацию из памяти или из портов контроллера. Память программ содержит некоторую программу – инструкцию, последовательное выполнение которой реализует заданный алгоритм управления. Память данных используется для оперативного хранения промежуточных результатов различных операций. С другими элементами системы автоматизации микроконтроллер взаимодействует через устройства ввода-вывода.
Следует иметь в виду, что при применении микроконтроллеров в системах автоматизации шахтных подземных установок требует устройства ввода – вывода наряду с типовыми функциями выполняют также функции по обеспечению искробезопасности электрических цепей устройства, что является необходимым требованием применения электрических аппаратов в взрывобезопасной окружающей среде.

13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415
Рисунок 3 - Типичная архитектура микроконтроллера




5. Исполнительные устройства и их место в системах автоматизации.
Классификация исполнительных устройств. Принцип действия.

Исполнительные устройства являются завершающим звеном в цепи управления или контроля. В системах автоматизации они непосредственно воздействуют на объект, обеспечивая заданную функцию управления. Например, в системах автоматического регулирования исполнительные устройства используются для управления органами регулирования (задвижками, клапанами и т. п.). В системах автоматического контроля исполнительные устройства осуществляют воспроизведение (отображение) результатов контроля: сигнализацию индикацию, регистрацию и т. п.
По виду выходной величины различают исполнительные устройства:
- с электрическим выходом (реле, контакторы, реостаты, генераторы, управляемые выпрямители и др.), формирующие управляющее воздействие электрической природы;
- с механическим выходом, осуществляющие механическое поступательное или вращательное перемещение регулирующих или рабочих органов машин и установок. Такие устройства называют исполнительными механизмами.
Силовым элементом исполнительных механизмов является двигатель, который может быть электрическим, гидравлическим или пневматическим. Такие двигатели называют серводвигателями. В качестве серводвигателей используют электродвигатели постоянного и переменного тока мощностью от 0,1 до нескольких кВт, электромагниты (соленоидные приводы), гидро- и пневмоцилиндры, а также электрические и гидравлические управляемые муфты, осуществляющие соединение (разъединение) валов и регулирование скорости и момента рабочих органов машин и установок. В конструкцию исполнительного механизма кроме серводвигателя обычно входят механическая передача для обеспечения требуемых скорости и характера перемещения управляемых органов и ограничители перемещения.
Некоторые примеры исполнительных механизмов [1,5].
Привод винтовой моторный ПВМ применяется на шахтах для управления путевыми стопорами и бункерными затворами и представляет собой асинхронный трехфазный электродвигатель с короткозамкнутым ротором, вращательное движение которого преобразуется в поступательное движение штока винтовой парой. В приводе вмонтированы конечные выключатели, обеспечивающие самоотключение (разрыв цепи управления) при крайних положениях штока.
Для дистанционного и автоматического управления задвижками трубопроводов, стрелочными переводами, стволовыми дверями применяют соответственно моторные приводы ПЗ-1, ПМС-4, ПДС-1, выполненные также на основе асинхронного трехфазного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.
Для управления аварийным тормозом подъемных машин применяют тормозные электромагниты КМТ.
В рассмотренных примерах использованы исполнительные механизмы с нерегулируемой скоростью выходного органа. В системах автоматического регулирования применяются также исполнительные механизмы с регулируемой скоростью в функции управляющего сигнала. Они обычно выполняются на основе серводвигателя постоянного тока с независимым возбуждением.
Необходимо самостоятельно по литературе [5] ознакомиться с конструкцией и принципом действия указанных исполнительных механизмов - привод винтовой моторный ПВМ; привод двери стволовой ПДС-1; привод моторный стрелочный ПМС-5; привод задвижки ПЗ-1; привод гидравлический стрелочный ПГС.

6. Условия эксплуатации средств автоматизации на горных предприятиях
и их конструктивное исполнение

Условия эксплуатации средств автоматизации на горных предприятиях определяются особенностями рудничного воздуха, наличием агрессивных подземных вод, вибраций, толчками, ударами, источники которых – технологическое оборудование и взрывание, характер энергоснабжения и режим работы.
Высокая влажность воздуха при наличии в нем примесей сернистых и азотистых соединений приводит к образованию паров или росы агрессивных кислот, разрушающих изоляцию и открытые токоведущие части аппаратов. Понижение температуры воздуха с высокой относительной влажностью сопровождается выпадением росы, которая осаждается на наружных внутренних поверхностях аппаратов.
В угольных шахтах большую опасность представляют метан и угольная пыль, которые образуют в определенной концентрации пыле- и метановоздушную смесь, взрывающуюся при соприкосновении с источниками воспламенения – электрической дугой или искрой, открытой токоведущей частью, нагретой до температуры, достаточной для воспламенения метана и пыли.
Подземные воды, как правило, содержат большое количество растворенных солей, иногда – примеси щелочей или кислот, которые, если не принимать специальных мер защиты, разрушительно действуют на средства автоматизации, работающие при наличии брызг и капежа.
Режим работы устройств и систем автоматизации можно разделить на длительный (аппаратура находится под напряжением в течение всего времени работы автоматизированной установки) и кратковременный (аппаратура включается на короткое время, например, при эпизодическом контроле параметров).
Конструкция технических средств автоматизации, устройств и систем автоматизации, их монтаж должны соответствовать условиям эксплуатации, быть надежными, обеспечивать безопасность труда обслуживающего персонала.
Если электрическая аппаратура автоматизации предназначена для работы на поверхности шахты, то она должна выполняться и эксплуатироваться в соответствии с «Правилами устройств электроустановок» и «Правилами технической эксплуатации и безопасности обслуживания электроустановок промышленных предприятий».
Если электрическая аппаратура автоматизации предназначена для работы в шахтах, опасных по газу и пыли, то технические средства, входящие в нее, должны изготовляться в соответствии с требованиями «Правил изготовления взрывозащищенного рудничного электрооборудования» – иметь взрывозащищенную оболочку и искробезопасные цепи управления, а монтироваться и эксплуатироваться в соответствии с «Правилами технической эксплуатации угольных и сланцевых шахт».

Вопросы для самопроверки
Перечислите и дайте определение основным понятиям и терминам автоматизации.
Этапы автоматизации производства.
Из каких основных операций можно представить процесс управления.
Что называется датчиком системы автоматизации, приведите их классификацию.
Принцип действия герконового датчика на примере датчика контроля схода ленты КСЛ-2.
С какой целью при автоматизации используются средства телемеханики.
По каким каналам связи осуществляется передача информации.
Приведите примеры шахтных систем телемеханики.
Какими устройствами производится обработка информации и выработка управляющих воздействий в системах автоматизации.
Из каких основных устройств состоит микроконтроллер.
Назначение исполнительных устройств в системах автоматизации.
Классификация исполнительных устройств.
Область применения исполнительных устройств ПВМ, ПЗ-1, ПМС-4.
В чем особенность конструктивного исполнения технических средств
автоматизации, которые применяются в подземных условиях горных
предприятий.
Почему аппаратура автоматизации должна иметь специальную взрывозащищенную оболочку при применении её в подземных условиях шахт.

Тема 2.
Автоматизация процесса добычи угля

Содержание темы
Цель автоматизации процесса добычи угля. Основные требования к устройствам и системам автоматизации угледобывающих комбайнов и комплексов. Перечень и характеристика основных устройств автоматизации добычных комбайнов. Принципы управления и технические средства автоматизации механизированной крепью.

Методические указания

Цель автоматизации процесса добычи угля. Основные требования к устройствам и системам автоматизации угледобывающих комбайнов и комплексов

Процесс добычи угля в очистных забоях является основным технологическим процессом угольного предприятия. Выемка угля может осуществляться с помощью очистных комбайнов, струговых установок, щитовых агрегатов, отбойных молотков и гидромониторов. Нужно отметить специфические условия работы в очистном забое: взрывоопасная окружающая среда, рассредоточенный характер работ, трудность передвижения человека и повышенная опасность добычного оборудования, обслуживаемого в стеснённом рабочем пространстве, - требуют принятия соответствующих мер по обеспечению безопасности для трудящихся. Кроме того, возможность выброса угля на некоторых пластах требует удаления машиниста комбайна от выемочной машины на безопасное расстояние. Таким образом, целью автоматизации процесса добычи угля является поиск и реализация технологических режимов, обеспечивающих безопасное ведение работ и наилучшее соотношение между количественными и качественными показателями процесса при минимуме производственных затрат.
Высшая ступень автоматизации процесса добычи угля – автоматическая, безлюдная добыча угля.

Требования к устройствам и системам автоматизации очистных машин и комплексов должны соответствовать «Правилам безопасности в угольных шахтах», «Нормативам по безопасности забойных машин, комплексов и агрегатов». Из множества требований, прежде всего необходимо ознакомиться с требованиями к устройствам и системам автоматизации угледобывающих комбайнов и комплексов, обеспечивающие безопасность для обслуживающего персонала. Необходимо знать, что технические средства автоматизации должны:
перед началом работы забойных машин или перед включением любого подвижного узла машин, работа которого может представить опасность для находящихся поблизости людей, подавать предупредительный звуковой сигнал;
обеспечивать оперативную громкоговорящая связь в очистном забое. Количество и места размещения переговорных устройств в забое должны обеспечивать удобство и безопасность их использования;
включать в работу все средства контроля и защиты (метан-реле, приборы контроля проветривания и выбросоопасности в забое, устройства предупредительной сигнализации и оповещения, устройства электрических защит в силовых цепях и др.) от возникновения производственных опасностей, связанных с включением машин и подачей напряжения, до пуска машин;
не допускать несанкционированного включения машин при включенном состояний блокировочных и защитных устройств, а также при выполнении различного рода переключениий.
обеспечивать непрерывный контроль параметров газовой обстановки, пылеподавления и проветривания.
осуществлять необходимые блокировки, связанные с технологией работы, а также предусмотренные для обеспечения безопасности эксплуатации горных машин.



Перечень и характеристика основных устройств автоматизации
очистных машин и комплексов

Основными устройствами и системы автоматизации для очистных машин и комплексов, выпускаемые предприятиями Украины, в настоящее время являются:
Комплекс технических средств управления очистными комбайнами 1КДК 500, 2КДК 500, КДК 700 типа КС 500Ч.
Комплекс устройств автоматизации КУАК комбайнов типа РКУ.
Комплекс средств автоматизации и управления САУК 02.2М комбайнами типа ГШ68.
Аппаратура автоматизации комбайнов с вынесенной подачей КД-А.
Устройство регулирования и автоматического управления нагрузкой УРАН. 1М.
Комплекс аппаратов регулирования управления стругом АРУС.1М.
Устройство управления механизмами очистного комплекса УМК.
Комплекс устройств управления забойными машинами КУЗ.
Аппаратура связи, сигнализации и управление забойными машинами АССУ.

Необходимо знать назначение, область применения, основные функции, состав, принцип действия и размещение в очистном забое указанной аппаратуры автоматизации. Рекомендуемая литература [4,5,6,7].
Для примера ниже приведено описание комплекса технических средств управления КС500Ч.
Назначение. Комплекс технических средств управления КС 500Ч предназначен для управления очистными комбайнами типа 1КДК 500, 2КДК 500, КДК 700, а также для диагностики оборудования комбайнов.
Область применения. Комплекс КС 500Ч используется в условиях подземных выработок шахт, опасных по газу или пыли, в том числе для выемки угля на выбросоопасных или угрожающих по выбросам угля и газа пластах.
Основные функции.
Включение-отключение приводов комбайна и конвейера в следующих режимах управления:
«Местном» – с пультов управления, расположенных на очистном комбайне;
«Дистанционном» – в зоне видимости комбайна, с носимого пульта управления по беспроводному каналу управления;
«Дистанционном вне зоны видимости» – с блока штрекового в соответствии с требованиями безопасности для работы на выбросоопасных пластах.
Выбор на аппарате управления блока штрекового режима включения приводов комбайна: раздельно только первого или второго, совместного включения приводов с заданной выдержкой времени между включениями пускателей комбайна.
Выбор на аппарате управления пункта управления конвейером: с комбайна, с постов управления, расположенных на приводах конвейера, с аппарата управления.
Выбор на аппарате управления режима включения приводов конвейера: раздельно только нижнего или верхнего, совместное включение приводов с заданной выдержкой времени между включениями пускателей конвейера.
Управление положением исполнительных органов комбайна.
Автоматическое включение предупредительного сигнала по лаве перед началом движения комбайна или конвейера.
Двухстороннюю полудуплексную связь между абонентами очистного забоя и штрека.
Блокировка работы комбайна при срабатывании реле расхода и давления жидкости в системе орошения комбайна.
Защитное отключение при не завершившемся запуске или «опрокидывании» электродвигателей комбайна.
Защитное отключение при получении сигнала от метан-реле о превышении содержания метана в забое.
Защитное отключение при перегреве обмоток электродвигателей комбайна, масла редукторов режущей части и охлаждающей жидкости.
Индикация технологической и диагностической информации устройством отображения на комбайне и на аппарате управления.
Состав.
Конструктивно комплекс КС500Ч состоит из следующих устройств управления.
Пульт управления правый (ПУП), предназначен:
для управления скоростью и направлением подачи;
для управления правым режущим органом и правым погрузочным щитком;
для отключения комбайна и конвейера;
для акустической связи со штреком.
К пульту управления правому присоединяются датчик местоположения комбайна, датчик температуры масла в редукторе правого режущего органа, метан-реле.
Пульт управления левый (ПУЛ) по конструкции и назначению аналогичен пульту управления правому. Отличие состоит лишь в том, что пульт управления левый управляет левым режущим органом и левым погрузочным щитком.
Пульт управления центральный (ПУЦ) предназначен:
для включения и отключения комбайна и конвейера;
для аварийного отключения электроснабжения участка;
для установки места управления комбайном и конвейером;
для приема сигналов с носимого пульта управления (радиопульта);
для индикации информации о состоянии комбайна.
для задания скорости и направления подачи при аварийном управлении комбайном.
Конструктивно ПУЦ выполнен в виде передней крышки электроблока комбайна.
Пульт управления штрековый (ПУШ). Предназначен:
для включения и выключения комбайна и конвейера при управлении со штрека;
для управления скоростью подачи при управлении со штрека;
для управления левым и правым режущими органами при управлении со штрека;
для отображения информации о состоянии отдельных узлов аппаратуры и комбайна.
Блок управления (БУ) предназначен для приема и обработки сигналов датчиков и передачи информации в контроллер, а также для выдачи сигналов управления в преобразователь частоты и приема сигналов от преобразователь частоты. Устанавливается в электроблоке комбайна непосредственно за ПУЦ.
Кроме того, в состав комплекса КС500Ч входят: преобразователь частоты ПЧЭ-120; датчики тока; датчики взрывобезопасные индуктивные; датчик температуры и расхода воды; датчик температуры масла; датчик влажности; реле давления; источник питания.
Размещение устройств комплекса КС500Ч приведено на рисунке 4.
Принцип действия. Управление возможно при наличии специального ключа, вставленного в один из пультов управления (но только в один из них). Наличие ключа также определяет, с какого пульта производится управление скоростью и направлением движения комбайна. Однако остановить комбайн и конвейер можно с любого пульта, независимо от наличия ключа.
Пуск комбайна и конвейера осуществляется после подачи по лаве предупредительного сигнала длительностью не менее 6 с. Управление режущими органами в местном режиме производится с пульта управления правого или левого соответственно. Скорость подачи комбайна на забой определяется уставками от 0 до 11, что соответствует скорости от 0,5 до 16 м/мин. Причем, при резании используются уставки от 1 до 7, уставки от 8 до 11 используются при холостом ходе комбайна.
Дистанционное управление осуществляется при помощи пульта радиоуправления, который связывается с пультом управления центральным по радиоканалу. При исчезновении сигнала с пульта управления более, чем на 3 с, происходит отключение комбайна.
Управление комбайном вне зоны видимости производится с пульта управления штрекового. В этом режиме осуществляется:
включение и выключение комбайна и конвейера;
управление режущими органами;
задание скорости подачи комбайна;
при наличии пульта управления штрекового возможен акустический контроль работы комбайна, а также односторонняя передача речевых сообщений с комбайна на штрек.
Функции подачи предупредительного сигнала и обеспечения громкоговорящей связи комплекс обеспечивает при совместной работе с аппаратурой АССУ или аналогичной ей. Для реализации этих функций в состав аппаратуры входит до 30 штук специальных постов абонентских, которые располагаются вдоль очистного забоя. Общий вид поста абонентского показан на рисунке 5.


Рисунок 4 - Схема расположения составных устройств комплекса КС500Ч


На лицевой части корпуса поста абонентского размещены коммутационные устройства 1 – кнопка «Стоп конвейера»; 2 –тумблер «Пуск комбайна» (вверх) – «Пуск конвейера» (вниз); 3 – громкоговоритель; 4 – кнопка «Стоп АФВ»; 5 – тумблер «Связь». Тумблер 2 имеет три положения: верхнее положение – «пуск комбайна», нижнее положение – «пуск конвейера» и среднее положение – нейтральное. Центральная часть лицевой стороны поста закрыта металлической решеткой, за которой размещен громкоговоритель. Корпус поста абонентского для имеет гнездо для размещения магнитного ключа. Гнездо размещается сбоку ближе к обратной стороне корпуса.
С помощью указанных органов управления можно включать – отключать механизмы забоя, воспроизводить предупредительный сигнал, вести переговоры с другим абонентом сети и отключать электроснабжение участка (нажатием кнопки 4 «Стоп АФВ») в аварийных ситуациях.



Рисунок 5 – Общий вид поста абонентского


Также необходимо знать, что во всех средствах автоматизации очистных комбайнов предусмотрены регуляторы нагрузки, которые обеспечивают автоматическую стабилизацию нагрузки электродвигателя исполнительного органа путем изменения скорости подачи с учетом ограничений скорости подачи, вызванных недостаточной производительностью средств доставки, интенсивностью выделения метана, скоростью возведения крепи и другими причинами. Необходимо изучить регулятор УРАН.1М [5].

Кроме того, следует отметить, что изменение мощности и гипсометрии угольного пласта, заштыбовка конвейера, приводит к периодическому врезанию исполнительного органа в боковые породы, что приводит к сверхнормативным потерям угля, снижению его качества, снижению срока службы резцов исполнительного органа. Для решения этой проблемы разработаны специальные автоматические регуляторы «РУБИН» и «КВАНТ» c использованием специальных датчиков “порода-уголь”[4]. Необходимо изучить регулятор «РУБИН».

Принципы управления и технические средства автоматизации
механизированной крепью

Автоматическое управление механизированной крепью сводится к последующему выполнению следующих операций:
разгрузка секций крепи;
подтягивание секций к конвейеру;
распор стойки;
передвижка забойного конвейера.
Существующие средства автоматического управление механизированной крепью делятся на две группы:
а) локальные средства контроля параметров механизированных крепей, например:
устройство контроля гидравлической системы механизированной крепи типа АК1-2М предназначено для автоматического контроля герметичности гидравлической системы крепи, контроля расхода в гидромагисталях, автоматического управления насосными станциями, отключения насосных станций при порыве трубопроводов;
устройство БУС-2 позволяет отсекать подводимое рабочее давление после операций управления крепью, тем самым сохраняя различные элементы гидравлической системы от повышенного эрозийного износа.
б) системы автоматизированного управления с централизованным контролем на откаточном штреке, например, комплекс КГУ-2.
Необходимо рассмотреть типовую схему автоматизации механизированной крепи на примере комплекса КМ87УМА [8].
Знать назначение, область применения, основные функции, состав, принцип действия и размещение в очистном забое комплекса КГУ-2 [8].
Так, например, схема автоматизации механизированной крепи комплекса КМ87УМА обеспечивает:
- автоматическую передвижку секций крепи при работе комбайна с поддержанием в заданном диапазоне допустимой величины обнажения кровли от 2 до 10 м в зависимость от горно-геологических условий;
- дистанционное (с соседней секции) включение секций крепи на передвижку с совмещением операций по разгрузке и передвижке;
- обход по команде оператора секций крепи, не выполняющих цикл автоматической передвижки;
- контроль целостность и изоляции линии связи;
- стоп – автоматическое прекращение передвижки крепи с любого поста управления.
Структурная схема системы автоматизации механизированной крепи приведена на рисунке 6.















Рисунок 6 – Структурная схема системы автоматизации механизированной
крепи

На рисунке 6 обозначено: 1 – блок контроля и управления; 2 – аппарат управления; 3 – датчик положения крепи; 4 – гидрорасперделитель; 5 – кнопочный пост управления; 6 – модулятор.
Блок 1 располагается на откаточном штреке. Предназначен для питания устройств автоматики, выбора режима работы (автоматический, дистанционный или местный); для блокировки устройств при отсутствии давления в гидросистеме; для выбора направления передвижки секций (вверх/вниз по лаве); для контроля ЛС;
Аппарат 2 совместно с кнопочным постом 5 служит для подачи сигнала на передвижку секций крепи (путем подачи напряжения на гидроклапан ЭКУ-1М гидрораспределителя 4), автоматической передвижки секций крепи в пределах заданной группы, а также для индикации работы отдельных узлов схемы. Данные устройства расположены в лаве возле секций крепи. Возможна передвижка группами. Число секций в группе определяется горно-геологическими условиями и равняется 5-7 секций в группе. Передвигаемые секции должны находиться в зоне видимости оператора крепи. Для образования группы секций к аппарату управления 2 последней секции не подключается датчик положения 3. Эта секция включается не автоматически, а дистанционно, при нажатии на кнопку Пуск на посте управления предыдущей секции.
Датчик 3 служит для контроля положения секций крепи (переднего положения). Представляет собой магнито-герконовый контакт, который с помощью специального кронштейна устанавливается на головке штока гидромонитора передвижки секций крепи.
Модулятор 6 – коммутирует в ЛС ток, определенной величины с постоянной частотой. подключается к последнему аппарату управления последней секции.
Принцип действия схемы заключается в следующем. По мере продвижения комбайна и обнажения кровли последовательно передвигаются секции с отставанием от верхнего шнека комбайна не более чем на 1,5м. для включения секций крепи на передвижку оператор нажимает кнопку «Пуск» поста 5 на соседней секции. При этом включается электрогидрораспределитель и секция с подпором подтягивается к конвейеру. После чего срабатывает датчик 3 и осуществляется распор секций. Затем сигнал автоматики передается на пост 2 следующей секции и цикл повторяется. При необходимости временного прекращения передвижки – возможно путем нажатия на кнопку «Стоп» любого поста управления. Контроль за передвижкой секций относительно комбайна производится оператором визуально, а контроль за работой аппаратуры осуществляется с помощью индикаторов, которые находятся на аппарате 2.

Вопросы для самопроверки
Сформулируйте цель автоматизации очистных машин и комплексов.
Каким образом осуществляется предупреждение трудящихся очистного забоя о включении комбайна или конвейера.
Перечислите основные устройства и системы автоматизации для очистных машин и комплексов, которые выпускают предприятия Украины.
Для каких типов комбайнов предназначена аппаратура КС500Ч.
Может ли управляться на расстоянии комбайн КДК 500.
С какой целью применяется аппаратура УРАН.1М при автоматизации добычного комбайна 1К101У.
Назначение, область применения, основные функции и состав комплекса устройств автоматизации КУАК.
Для каких типов комбайнов предназначен комплекс средств автоматизации и управления САУК 02.2М.
Какая аппаратура используется для автоматизации струговой установки.
С какой целью в комплекте аппаратуры автоматизации очистных комбайнов находится носимый пульт управления.
Назначение регуляторов нагрузки в аппаратуре автоматизации очистных комбайнов.
Можно ли с помощью аппаратуры автоматизации очистного комбайна снять напряжение с механизмов очистного забоя.
Назначение поста абонентского в аппаратуре автоматизации очистного забоя.
Какие кнопки и переключатели находятся на лицевой панели поста абонентского.
Каким образом осуществляется громкоговорящая связь по лаве.
Как классифицируются средства автоматического управление механизи- рованной крепью.
Как осуществляется автоматическая передвижка секций механизированной крепи с помощью технических средств автоматизации.
Тема 3.
Автоматизация процесса проходки горных выработок

Содержание темы
Цель автоматизации процесса проходки горных выработок. Основные требования к устройствам и системам автоматизации проходческих комбайнов. Перечень и характеристика основных устройств автоматизации проходческих комбайнов. Принципы автоматической ориентации проходческого комбайна в пространстве.

Методические указания

Цель автоматизации процесса проходки горных выработок. Основные требования к устройствам и системам автоматизации проходческих комбайнов

Проходка горных выработок может осуществляться следующими способами:
- буровзрывным
- гидравлическим
- комбайновым.
При проходке горных выработок автоматизируются проходческие комбайны и породопогрузочные машины.
Цель автоматизации процесса проходки - повышение производительности проходческих комбайнов, улучшение точности отработки заданного сечения, обеспечение заданного направления выработки, повышение безопасности труда.
Для достижения указанной цели необходимо решить следующие основные задачи:
дистанционное и автоматическое управление всеми механизмами
проходческого комбайна;
автоматическое регулирование нагрузки привода режущего органа;
автоматическое программное управление движением режущего органа;
автоматическая ориентация комбайна в заданном направлении.
В соответствии с изложенными задачами к устройствам и системам автоматизации проходческих комбайнов предъявляются следующие требования:
обеспечение управления машинами проходческого забоя на безопасном расстоянии (20-25м). Причем, управление возможно как по проводному, так и по беспроводному каналу;
обеспечение оптимального использования мощности привода режущего органа при сохранении устойчивого положения комбайна. Регулятор должен обеспечивать защиту привода от опрокидывания при технологических перегрузках;
обеспечение высокой точности отработки забоя при автоматическом программном движении рабочего органа по заданной программе. Способ задания программы должен обеспечивать возможность быстрой перенастройки непосредственно на рабочем месте;
обеспечение контроля положения комбайна в вертикальной и горизонтальной плоскости относительно заданного направления движения в условиях запыленности и загроможденности проходимой выработки;
устройства автоматизации должны быть во взрывобезопасном исполнении, иметь искробезопасные цепи.

Перечень и характеристика основных устройств автоматизации проходческих комбайнов

Основными устройствами и системами автоматизации для проходческих машин и комплексов, выпускаемые предприятиями Украины, в настоящее время являются:
Регулятор нагрузки для проходческих комбайнов типа ПРИЗ-М.
Аппаратура дистанционного управления проходческим комбайном КСЛ33 типа АДУ-33.
Комплекс управления и диагностики проходческого комбайна П110 типа КПТ.
Комплектная аппаратура управления проходческим комбайном 4ПП2М типа КУАП.
Аппаратура автоматизации комбайна 4ПП2С и ПК9РА.
Аппаратура АДУ для управления породопогрузочными проходческими машинами 1ПНБ-2 и 2ПНБ-2 и комбайнами типа ГПК.
7) Аппарат защиты электодвигателей типа КОРД (или ЗОНД).
Устройство предупредительной сигнализации ПС-КУ.

Необходимо знать назначение, область применения, основные функции, состав, принцип действия и размещение в проходческом забое указанной аппаратуры автоматизации. Рекомендуемая литература [4,5,6,7,8].
Для примера ниже приведено описание аппаратуры автоматизации комбайна 4ПП2С.
Назначение. Аппаратура автоматизации предназначена для управления, контроля и защиты от аварийных режимов работы проходческого комбайна типа 4ПП2С.
Область применения. Аппаратура используется в условиях подземных выработок шахт, в том числе опасных по газу или пыли.
Функции.
Аппаратура, совместно с электрогидравлической системой комбайна и станцией управления обеспечивает следующие функции:
1. Дистанционное управление с переносного пульта перемещением исполнительного органа комбайна «вправо», «влево», «вверх», «вниз»; перемещением стола питателя комбайна; ходом комбайна «вперед», «назад»; разворотом комбайна «влево», «вправо»; управление домкратами; поворотом хвостовой части конвейера «влево», «вправо»; пускателями комбайна – отключение с фиксацией ; выбор режима работы.
2. Автоматическую запись программы перемещения исполнительного органа в горизонтальных и вертикальных плоскостях и перемещение стола питателя в горизонтальной плоскости в процессе выполнения машинистом комбайна «образцового» цикла управления.
3. Автоматическое воспроизведение исполнительным органом и столом питателя перемещений, заданных машинистом.
4. Автоматическую стабилизацию нагрузки электродвигателя исполнительного органа.
5. Автоматическую защиту электродвигателя от опрокидывания и перегрузки.
Состав. На рисунке 7 обозначены составные части аппаратуры: 1 – блок реле; 2 – искробезопасный источник питания; 3 – блок питания; 4 – потенциометр уставки тока; 5 – датчик тока; 6 – регулятор нагрузки; 7 – переносный пульт управления; 8 – блок автоматического управления (БАУ); 9 – электрогидроблок; 10 – электропривод дросселя; 11, 13 – датчики соответственно горизонтальных и вертикальных перемещений исполнительного органа; 12 – клеменная коробка; 14 – датчик перемещений питателя
Принцип действия. Основным элементом этой системы является блок автоматического управления БАУ 8, расположенный на комбайне и осуществляющий логическую обработку сигналов и выдачу команд при дистанционном и программном управлении. В состав БАУ, кроме блока дистанционного управления, входят электронный блок памяти и пульт местного управления.
Электронный блок преобразует цифровые коды датчиков угла поворота в электрический аналоговый сигнал, сравнивает сигналы фактического и заданного положения программно-управляемых механизмов, усиливает сигналы рассогласования, автоматически управляет работой блока записи, а также управляет электроприводом блока магнитной записи. Блок памяти предназначен для записи, хранения и воспроизведения информации о запрограммированных перемещениях режущего органа и стола погрузчика.
Пульт местного управления предназначен для выбора работы системы программного управления (запись или воспроизведение), стирания старой программы и индикации режимов работы системы.
Принцип программного управления заключается в следующем. Машинист, управляя комбайном с пульта дистанционного управления 7, производит «образцовый» цикл обработки забоя. В этот момент на магнитном барабане БАУ записывается траектория режущего органа. После завершения цикла записи система готова работать в программном режиме. Запускается блок БАУ, а с него команды поступают на электрогидроблок 9, который регулирует подачу масла в гидродомкраты, перемещения режущего органа в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Выполнение этих команд контролируют датчики 11 и 13, а перемещение питателя – датчик 14. Машинист в это время следит за работой комбайна и в случае необходимости может перейти на режим дистанционного или местного управления.

Рисунок 7 – Структурная схема аппаратуры автоматизации проходческого
комбайна 4ПП2С

Автоматическая стабилизация нагрузки электродвигателя исполнительного органа осуществляется регулятором нагрузки 6. Принцип действия регулятора заключается в сравнении сигналов, снимаемых с датчика тока электродвигателя исполнительного органа, с сигналами задания (уставки) и выдачи команд на изменение или отключение подачи комбайна на забой.
Если сила тока электродвигателя достигает двукратного номинального значения, то срабатывает безынерционный каскад защиты регулятора и если в течение 12 с перегрузка не устранилась электродвигатели отключаются.

Принципы автоматической ориентации проходческого комбайна
в пространстве

Для осуществления направленного движения проходческого комбайна необходимо измерять координаты образующей точки в заданной системе отсчета, связанной с выработкой. Способы нахождения координат определяют принципы построения системы направленного движения проходческого комбайна. Существуют следующие способы измерения: оптические (световые, инфракрасные лучи, луч лазера); гравитационные (маятники, уровни); геодезические (автоматы-нивелиры, планограммы); механические (струна, трос); гироскопические (гировертикаль, гирокомпас); магнитные (компас с магнитомодуляционным датчиком, с датчиком Холла). Непосредственное измерение координаты возможно при оптическом и механическом способе, так как они обеспечивают прямую связь комбайна с неподвижной системой координат отсчета. Остальные способы требуют дополнительных расчетов (специальных вычислительных устройств), позволяющих преобразовать измеряемую величину в координату точки, связанной с комбайном.
Необходимо изучить принцип контроля направления движения проходческого комбайна с помощью лазерного луча [1].
Вопросы для самопроверки
Цель и задачи автоматизации процесса проходки горных выработок.
Основные требования к устройствам и системам автоматизации проходческих комбайнов.
Основные устройства и системы автоматизации для проходческих машин и комплексов, выпускаемые предприятиями Украины.
Как осуществляется программное управление исполнительным органом проходческого комбайна.
Как осуществляется автоматическое направленное движение проходческого комбайна в пространстве.

Тема 4.
Автоматизация процесса транспорта

Содержание темы
Цель и задачи автоматизации технологических установок процесса транспорта. Основные требования к устройствам и системам автоматизации конвейерного транспорта. Перечень и характеристика основных устройств автоматизации конвейерного и рельсового транспорта. Основные требования к устройствам и системам автоматизации рельсового транспорта. Перечень и характеристика основных устройств автоматизации рельсового транспорта.

Методические указания

Цель и задачи автоматизации технологических установок процесса
транспорта

К основным технологическим установкам процесса транспорта шахты относятся скребковые и ленточные конвейеры (конвейерные линии), электровозы, канатная откатка в наклонных выработках, монорельсовая дорога для перемещения людей. В основном автоматизируются конвейерные установки и электровозы системы рельсового транспорта.
Цель автоматизации технологических установок транспорта – повышение эффективности и ритмичности транспортирования горной массы за счет повышения пропускной способности транспорта и уменьшения числа обслуживающего персонала.
В основном автоматизируются конвейерные установки и электровозы системы рельсового транспорта.
Задачи автоматизации конвейерных установок:
централизация управления процессами пуска и останова конвейеров при обеспечении их автоматической защиты;
автоматическое регулирование грузопотоков и их оптимизация;
обеспечение надежной и безопасной эксплуатации конвейерных линий.
Задачи автоматизации электровозного транспорта:
автоматизация управления электровозом.
дистанционное управление электровозом. Необходимо на пунктах погрузки и разгрузки составов, где машинист не видит положения вагонеток под люком и не может своевременно и точно перемещать состав.
автоматизация управления стрелочными переводами и сигналами светофоров.
диспетчерская электрическая централизация, когда электровозной откаткой управляет диспетчер.
Задачи автоматизации канатной откатки:
автоматизация контроля местонахождения концевого груза, скорости и направления его движения.
автоматизация управления приводом подъемной машины с целью обеспечения заданной тахограммы спуска - подъема.
создание средств защиты от напуска каната.
автоматическая сигнализация и связь.

Основные требования к устройствам и системам автоматизации
конвейерного транспорта.

Следует отметить, что конвейерная линия по своему технологическому назначению является транспортным объектом, обслуживающим очистной забой. При эксплуатации ленточного конвейера возможны следующие основные аварийные ситуации:
завал горной массы в местах перегрузки из конвейера на конвейер;
сход ленты с роликов конвейера;
скорость ленты может снижаться;
пробуксовка ленты относительно приводного барабана;
перегрев приводного барабана;
ослабление натяжения ленты.
Работа конвейеров и конвейерных линий осуществляется соответственно с Правилами безопасности и специальными нормативными документами, которые регламентируют эксплуатацию конвейеров в подземных условиях шахт для транспортирования горной массы. В частности, они требуют, чтобы система автоматизации конвейеров или конвейерных линий обеспечивала:
управление неразветвленными и разветвленными конвейерными линиями;
местное автоматизированное и централизованное автоматизированное управление отдельным конвейером;
централизованное автоматизированное, автоматическое управление конвейерной линией;
- пуск конвейеров в направлении, обратному грузопотоку; оперативный, аварийный и экстренный останов;
защитное отключение;
- блокировки;
- сигнализацию: предупредительную, оперативную, аварийную. Предупредительная сигнализация - должна содержать сообщения о маршруте, по которому осуществляется транспортирование; номере конвейера выбранного для управления; о работе конвейера; виде управления каждым конвейером. Аварийная сигнализация должна содержать следующие основные сообщения: экстренное или аварийное отключение линии; номер конвейера в линии отключенного средствами защиты; о причине останова конвейера и линии.
В основу централизации управления, положен последовательный пуск конвейеров линии в направлении обратном движению грузопотока, с контролем момента запуска каждого последующего конвейера в зависимости, от скорости предыдущего и останов конвейерной линии путем отключения всех или части работающих конвейеров.
Под автоматизированной конвейерной линией понимается такая линия, конвейеры которой объединены общей системой управления, которое обеспечивает соблюдение необходимых защит, блокирований, а также автоматическую реализацию законов пуска, остановки и к пуску конвейерной линии.
В литературе [9] необходимо ознакомиться с основными требованиями к устройствам и системам автоматизации конвейерных линий. Особенно обратить внимание на требования по защите работы конвейерных линий от аварийных режимов. Например, аварийный останов должен производиться при превышении допустимого уровня транспортируемого материала в местах перегрузки.

Перечень и характеристика основных устройств автоматизации
конвейерного транспорта

Ниже приведен перечень основных устройств и систем автоматизации конвейерного транспорта, находящихся в эксплуатации на шахтах Украины: устройство контроля скорости УКС (заменено на аппарат контроля скорости КС); устройство контроля проскальзывания УКПС (заменено на аппарат контроля скорости и пробуксовки КСП); устройство сигнализации и телефонной связи УСТ; устройство контроля и информации УКИ; устройство искробезопасное электроконтактное ИКУ-2; устройство контроля уровня УКУ; устройство контроля резино-троссовых конвейерных лент УКТЛ; реле времени искробезопасное РВИ.1М; комплектная аппаратура управления конвейерными линиями АУК.1М; система автоматизированного управления конвейерными линиями САУКЛ (с применением элементов вычислительной техники – микроконтроллеров).
В справочнике [9] приведено назначение и область применения каждого из указанных технических средств автоматизации, а в статье [10] описание системы САУКЛ.
Более подробно нужно ознакомиться с аппаратурой АУК.1М, которая в основном применяется на большинстве шахт.
Назначение. Аппаратура АУК – 1М предназначена для автоматизированного управления стационарными и полустационарными неразветвлёнными конвейерными линиями, состоящими из ленточных и скребковых конвейеров (с общим количеством их до 10). При применении комплекса АУК – 1М для управления разветвлёнными конвейерными линиями с числом ответвлений до трёх, каждое ответвление управляется как самостоятельная неразветвлённая линия.
Область применения. Аппаратура АУК – 1М рассчитана на применение в подземных выработках шахт, опасных по газу и пыли, но может также применяться на рудниках, обогатительных фабриках и других предприятиях
Функции. Аппаратура АУК – 1М выполняет следующие основные функции:
1. Последовательный автоматический пуск конвейеров, включённых в линию, в порядке, обратном направлению движения грузопотока, с необходимой выдержкой времени между пусками отдельных приводов.
2. Пуск, с пульта управления или с выносного кнопочного поста, как всей конвейерной линии, так и её части.
3. Дозапуск, с пульта управления или с выносного кнопочного поста, части конвейерной линии без отключения работающих конвейеров и с подачей предупредительной сигнализации.
4. Местный пуск любого привода конвейера при осмотрах, ремонтах и опробованиях.
5. Контроль заданного максимального времени запуска каждого конвейера.
6. Автоматическое отключение привода конвейера при аварийных режимах и отключение последующих конвейеров, подающих груз на поверхностный конвейер.
7. Возможность экстренного прекращения запуска с любой точки конвейерной линии.
8. Возможность работы конвейерной линии в режиме энергосберегающей технологии с применением дополнительных аппаратов.
Наряду с указанными функциями, аппаратура АУК – 1 М имеет целый ряд различных блокировок, защит, сигнализаций и телефонную связь [9].
Состав. На рисунке 8 приведена структурная схема системы АУК – 1М. В состав аппаратуры АУК – 1М входят (см. рис.8):
- пульт управления ПУ;
- выносной прибор-указатель ВПУ;
- блоки управления БУ (по количеству конвейеров в линии);
- блок концевого реле БКР;
- датчики скорости ДС типа УПДС или ДКС, ДМ – 2 или ДМ – 2М;
- датчики контроля схода ленты типа КСЛ - 2;
- кабель - тросовые выключатели типа КТВ - 2;
- датчики заштыбовки ДЗ;
- телефонные трубки;
- сирены типа ВСС – 3М или гудки типа ГПРВ – 2М
Пульт управления ПУ с выносным прибором - указателем ВПУ располагается, как правило, в головной части конвейерной линии. Блоки управления БУ устанавливаются около привода каждого конвейера.
Рисунок 8 – Структурная схема аппаратуры АУК-1М

При рассмотрении принципа действия аппаратуры необходимо обратить внимание, как и с какого блока аппаратуры, осуществляется пуск и останов конвейера; что собой представляет индикация и о чем она свидетельствует.
Так, например, порядок автоматического выполнения команд пуска конвейерной линии после кратковременного нажатия кнопки «Пуск» на пульте управления линией следующий:
- по линии подаётся предупредительный звуковой сигнал;
- через 5 ч 8 с с пульта управления на первый блок управления поступает пусковая полярность, включаются реле управления и с помощью пускателя запускается первый конвейер;
- с выдержкой времени до 5с включается реле скорости в блоке управления первого конвейера и подаётся пусковая полярность на блок управления второго конвейера, затем на блок управления третьего конвейера и т.д.;
- после включения реле скорости блока управления последнего конвейера, подаётся пусковая полярность на блок концевого реле БКР;
- кратковременно включается БКР и по линии сигнализации на пульт управления поступает команда окончания пуска;
- в пульте управления формируется сигнал переключения пусковой полярности на рабочую, блок БКР отключается;
- все конвейеры будут работать в режиме контроля заданных параметров (скорости, заштыбовки, пробуксовки и др.) с последовательной блокировкой.
Отключение конвейерной линии может производиться оператором, путём нажатия кнопок «Стоп» пульта управления или любого блока управления.
Экстренное прекращение пуска или аварийное отключение осуществляется кнопками «Сигнал» пульта управления или блока управления, или, например, выключателем КТВ – 2.
Основные требования к устройствам и системам автоматизации
рельсового транспорта

Требования к системе автоматизации электровозом следующие:
экономичное регулирование скорости;
гибкость и простота управления;
безопасность работы и обслуживания;
автоматизированное управления сигнальными огнями и приводами стрелочных переводов;
минимальные габариты и стоимость.

Перечень и характеристика основных устройств автоматизации рельсового транспорта

Ниже приведен перечень основных устройств и систем автоматизации электровозного транспорта, находящихся в эксплуатации на шахтах Украины. Для управления приводом аккумуляторных электровозов АРП14, АРП28 используются аппаратура ТЭРА-1. Для управления приводом контактных электровозов используются аппаратура УКТН [1].
Аппаратура ТЭРА-1 обеспечивает выполнение следующих основных функций:
плавный разгон и регулирование скорости;
плавное электродинамическое торможение при скорости движения от 0,6 до 2 м/с;
обеспечение начала движения только с нулевой скорости;
выдачу сигналов на управление рельсовыми электромагнитными тормозами;
измерение и индикацию скорости движения электровоза;
В основу работу аппаратуры ТЭРА-1 положена работа двух силовых импульсно-тиристорных преобразователей.
Аппаратура УКТН в сравнении с ТЭРА-1 дополнительно выполняет следующие функции:
бесступенчатое задание скорости электровоза и автоматическую ее стабилизацию;
разрешение управления только из одной кабины электровоза
Канатная откатка в настоящее время не автоматизирована. В 1996г. был изготовлен опытный образец аппарата контроля, индикации состояния горной машины АКИН.Л. Аппарат предназначен для контроля, индикации состояния шахтных подъемных установок для механизированной доставки людей и грузов в наклонных выработках, канатных напочвенных монорельсовлх дорог ДКНЛ-1, лебедок шахтных вспомогательннх типа 2ЛВ, ЭГЛУ с жесткой кинематической связью барабана с двигателем, лебедки ЛВ 25. Аппарат обеспечивает подачу команды в цепи управления силового коммутационного электрооборудования на отключение при отклонении контролируемых параметров от заданных режимов работы.
Автоматизация управления стрелочными переводами осуществлялась аппаратурой ЧУС-3 – аппаратура частотного управления стрелками. Где команда на перевод стрелки передается передатчиком с антенной, установленными на движущемся электровозе, на установленный под рельсовым полотном приемник, связанный со схемой управления приводом стрелки.
На смену аппаратуре ЧУС-3 разработан комплекс устройств НЭРПА. В отличие от ЧУС-3 позволяет считывать информацию с движущегося электровоза о его номере и направлении движения. Взамен этой аппаратуры разработана аппаратура КДРТ и АБСС.1М.
Аппаратура КДРТ предназначена для автоматического отбора, передачи и представления информации о местонахождении рудничных электровозов на мнемощит подземному транспортному диспетчеру, а также для частотного управления стрелочными переводами из кабины движущегося электровоза [4].
Для примера ниже приведено описание аппаратуры АБСС.1М [1].
Назначение. Аппаратура АБСС.1М предназначена для автоматизированного управления сигнальными огнями и приводами стрелочных переводов на блок-участках подземного рельсового транспорта шахт.
Область применения. Аппаратура используется в условиях подземных выработок шахт, в том числе опасных по газу или пыли
Функции. Аппаратура АБСС.1М обеспечивает: 1) нормальное горение запрещающих (красных) огней светофоров при отсутствии поездов на блок- участке и запросных участках (исходное состояние); 2) переключение нормально горящего красного светофора на разрешающий (зеленый ровного горения) при наличии запроса, отсутствии на блок- участке поезда враждебного или одноименного маршрута и положении стрелочных переводов, соответствующем маршруту (задание маршрута); 3) переключение зеленого огня светофора на красный после вступления поезда на блок-участок; 4) разделку маршрута после освобождения поездом блок- участка (отбой); 5) невозможность задания враждебных маршрутов с момента задания и до разделки данного маршрута; 6) выбор маршрута машинистом движущегося электровоза или с помощью местного кнопочного поста; 7) возможность одновременного задания и использования невраждебных маршрутов; 8) сохранение защитного состояния схемы при выключениях и повторных включениях электроэнергии питающей сети; 9) автоматический последовательный перевод стрелок в маршруте; 10) переключение нормально горящего красного огня светофора на условно-разрешающий (зеленый мигающий) огонь при наличии запроса, отсутствии на блок- участке поезда враждебного или одноименного маршрута и положения стрелочных переводов, не соответствующих маршруту.
Состав. На рисунке 9 показана схема расстановки устройств аппаратуры АБСС-1. На путевом участке осуществляется одностороннее движение по двум маршрутам М1, M2 (маршрут следования поезда определяется положением стрелки Ст). В этом случае напольная часть аппаратуры должна содержать: датчики запроса Д31, ДЗ2 перемены ДП1, ДП2 и отбоя Д01, Д02 маршрутов, представляющие собой блоки БПС с рамочными антеннами; привод стрелки ПМС; светофоры С1, С2, управляющее устройство УУ (аппараты АУСО-2, АУСП-2); кнопки местного управления КМУ. На электровозах устанавливается аппарат задания маршрутов АЗМ.
Принцип действия. Действие аппаратуры АБСС-1 основано на приеме и обработке управляющим устройством сигналов, вырабатываемых датчиками при движении электровоза над их антеннами, и выдаче электрических сигналов (команд) на исполнительные приводы стрелок и светофоры в зависимости от занятости блок - участка и положения стрелок. При запросе от аппарата АЗМ, например, маршрута M1, свободном путевом участке и движении электровоза над датчиком Д31 красный огонь светофора переключится на зеленый, стрелка займет заданное положение, а в управляющее устройство УУ поступит сигнал ПС контроля положения стрелки. Вступление электровоза в зону действия датчика ДП1 вызывает переключение светофора с зеленого огня на красный, запрещая тем самым следующему в попутном направлении поезду въезд на занятый участок. После прохода электровозом датчика Д01 схема приходит в исходное состояние, разрешая машинисту очередного поезда выбрать требуемый маршрут движения.

13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415

Рисунок 9 - Схема расстановки устройств аппаратуры АБСС-1

При применении аппаратуры АБСС.1М на светофоре предусматривается четыре разновидности сигнализации: красный свет, показывающий, что маршрут занят или свободен, но запроса на него нет; красный мигающий свет запрос принят, но маршрут занят; желтый свет маршрут свободен, приводные стрелки находятся в нужном положении, выезд состава на маршрут разрешен; зеленый мигающий свет запрос принят, маршрут свободен, но приводные стрелки не переведены в нужное положение.

Вопросы для самопроверки
Сформулируйте цель и задачи автоматизации конвейерных установок.
Основные требования к устройствам и системам автоматизации конвейерных установок.
Сформулируйте цель и задачи автоматизации установок рельсового транспорта.
Основные требования к устройствам и системам автоматизации рельсового транспорта.
Перечень основных устройств автоматизации конвейерного транспорта.
Перечень основных устройств автоматизации рельсового транспорта.
Назначение, основные функции и состав аппаратуры АУК.1М.
Как и с какого блока аппаратуры АУК.1М осуществляется пуск и останов конвейера.
Что собой представляет индикация и о чем она свидетельствует на блоках аппаратуры АУК.1М.
Можно ли с помощью аппаратуры автоматизации и какого типа осуществлять плавный разгон и регулирование скорости электровоза.
Какие разновидности сигнализации предусматривается на светофоре при применении аппаратуры АБСС.1М.
Назначение аппаратуры КДРТ.


Тема 5.
Автоматизация процесса водоотлива

Содержание темы
Цель автоматизации процесса водоотлива. Основные требования к устройствам автоматизации насосных установок водоотлива. Перечень и характеристика основных устройств автоматизации насосных установок водоотлива.

Методические указания

Цель автоматизации процесса водоотлива

Технологический процесс водоотлива - откачивания воды с горных выработок на поверхность шахты характеризуется следующими режимами работы насосной установки водоотлива:
пуск;
рабочий режим;
остановка.
Режим пуска начинается при достижении водой в водосборнике верхнего допустимого уровня. При этом необходимо подготовить водоотливную установку к работе. Для этого надо перед включением насосного агрегата необходимо осуществить заливку всасывающего трубопровода и насоса водой. Окончание процесса заливки насоса необходимо контролировать. После заливки включается насосный агрегат на закрытую задвижку на напорном трубопроводе, которая открывается после набора насосом номинальных оборотов. Если пуск проходит нормально, то насос создает требуемое давление воды в нагнетательном трубопроводе, развивает необходимую подачу и режим пуска завершается.
В рабочем режиме контролируется процесс откачивания воды. При этом необходимо контролировать: уровень воды в водосборнике; подачу насоса; расход электроэнергии приводным электродвигателем. Если процесс откачивания идет нормально, то уровень воды постепенно снижается до нижнего уровня. При его достижении необходимо отключить насосный агрегат и закрыть задвижку на нагнетательном трубопроводе.
В случае, когда уровень воды повышается и достигает аварийного уровня, то это означает, что приток воды к водосборнику превысил нормальный и подачи одного насоса недостаточно. Тогда необходимо включить параллельно в работу резервный насосный агрегат.
Аварийная ситуация характеризуется наличием отклонений от нормального режима работы водоотливной установки. К аварийной ситуации могут привести ряд обстоятельств: перегрев подшипников насоса или приводного электродвигателя, снижение производительности насоса, порыв трубопровода, достижение водой аварийного уровня в водосборнике. В этом случае насосный агрегат должен отключиться и к работе подключиться резервный насос.
Аварийная ситуация может возникнуть и в процессе пуска. Если после включения приводного электродвигателя насос не развивает номинального давления и подачи, то задвижка закрывается и электродвигатель отключается от сети, после чего проводится пуск второго насосного агрегата.
Также одной из особенностей функционирования водоотливной установки - непостоянство ее рабочих параметров (подачи, напора) в процессе эксплуатации. Объясняется это сложными условиями эксплуатации, особенно перекачиванием кислых и загрязненных вод. Несмотря на то, что в водосборнике, где скорость движения воды небольшая, предполагается осветление воды от твердых взвешенных частиц, но на практике почти 40% твердой суспензии удаляется насосами, которая приводит к их интенсивному износу. Ресурс машинного времени насосов составляет в среднем 500...700 часов, а в соответствии с паспортными данными на чистой воде они могут работать до 6000 часов. В процессе эксплуатации постепенно снижается и пропускная способность трубопровода. В результате совместного влияния этих факторов изменяются рабочие параметры насоса: подача, напор и коэффициент полезного действия, что в свою очередь приводит к перерасходу электроэнергии на водоотливе.
Главная водоотливная установка является крупным электропотребителем (мощность приводного электродвигателя может достигать 1600кВт), что требует наличия контроля за расходом электроэнергии приводным электродвигателем насоса.
Цель автоматизации процесса водоотлива – повышение эффективности и надежности перекачивания воды насосными установками.
Основные требования к аппаратуре автоматизации насосных установок водоотлива

Аппаратура автоматизации насосной установки водоотлива должна обеспечивать:
автоматическое управление насосами по уровню воды в водосборнике;
автоматическую заливку насосов;
автоматическое включение параллельно работающему насосу резервного при достижении аварийного уровня воды в водосборнике;
автоматическую замену насоса, отключенного из-за неисправности, резервным насосом;
запрет работы насоса на время максимума нагрузки на энергосистему;
учет времени работы насосов;
работу насоса с управляемыми задвижками;
следующие виды защит: от кавитации; от перегрева подшипников; гидравлическую защиту по расходу воды; заклинивания задвижки; невозможность повторного пуска неисправного насосного агрегата без вмешательства обслуживающего персонала;
подачу звуковой и световой сигнализации о параметрах насосного агрегата (об уровне воды, расходе электроэнергии, работе насосов, неисправности установки, времени начала и окончания максимумов энергопотребления) и режимах работы насоса.

Перечень и характеристика основных устройств автоматизации насосных установок водоотлива

В настоящее время на Украине для автоматизации насосных установок водоотлива выпускается аппаратура ВАВ.1М. Ранее выпускалась, но еще находится в эксплуатации аппаратура АВН.1М, УАВ и ВАВ [1,4,5]. Основное отличие этих средств состоит в элементной базе и аппаратура ВАВ.1М обеспечивает более широкую индикацию о режимах работы насосной установки и корректирует работу насосных установок в период максимума нагрузки на энергосистему.
Необходимо ознакомиться с функциями, составом и принципом действия аппаратуры ВАВ.1М.
Назначение. Аппаратура взрывобезопасная ВАВ-1М предназначена для автоматического управления водоотливными установками шахт, оборудованных насосными агрегатами с высоковольтными и низковольтными асинхронными короткозамкнутыми электродвигателями.
Область применения. Аппаратура ВАВ-1М применятся для автоматизации водоотливных установок в условиях угольных шахт опасных по газу и пыли, а такие внезапным выбросам угля, породы и газа.
Функции.
- автоматическое управление насосами по уровню воды в водосборнике;
- автоматическое, дистанционное и местное управление работой насосов;
- автоматическую заливку насоса и изменение времени заливки;
- автоматическую замену насоса, отключенного из-за неисправности резервным насосом;
- цикличность работы насоса;
- последовательность запуска и остановки насоса при параллельной работе;
- запрет пуска неисправного насоса;
- запрет пуска насоса на время максимума энергопотребления;
- учет времени работы насосов;
- отображение сигналов диспетчеру об уровне воды, работе насосов, неисправности установки, времени начала и окончания максимумов энергопотребления, подача звуковой сигнализации;
- работу насоса с управляемыми задвижками и без них;
- следующие виды защит:
а) защиту от перегрева подшипников;
б) гидравлическую защиту по расходу воды;
в) заклинивания задвижки;
г) невозможность повторного пуска неисправного насосного агрегата без вмешательства обслуживающего персонала;
- виды сигнализации:
а) о питании аппаратуры – световая;
б) о работе насосов – световая;
в) о продолжительности времени работы насосов (только на СТВ) – цифровая визуальная;
г) о неисправности насосных агрегатов – световая;
д) об уровне воды в водосборнике.
Состав. Комплект аппаратуры ВАВ-1М для автоматизации трех насосных установок включает в свой состав (см. рисунок 10): блок управления насосами БУН-1М – 1 шт., табло сигнальное водоотлива СТВ-1М – 1 шт., термодатчик ТДЛ-1М – 12 шт., реле производительности насоса РПН-1М – 3 шт., насос заливочный погружной НЗП – 1 шт.; реле давления РДВ-1М – 3 шт., датчик электродный ЭД-1М – 8 шт., насос заливочный погружной НЗП – 1 шт., привод задвижки ПЗ-1М – 3-6 шт.,
пускатель привода ПРА - 6 шт, блок питания БП-5/12 – 1 шт.
Датчики уровня, производительности, давления, аппарат БУН-1М устанавливаются в шахте в водоотливной камере, табло сигнальное водоотлива CTB-1M устанавливается на поверхности шахты в помещении диспетчерского пункта.
Принцип действия. Принцип действия аппаратуры состоит в автоматическом управлении водоотливными установками шахт в зависимости от сигналов, поступающих от датчиков. При заполнении водосборника вода, поднимаясь, контактирует с поверхностью датчика верхнего уровня ВУ и блок БУН-1М формирует сигнал включения заливочного насоса НЗП. После включения насоса он должен создать в основном насосе давление, необходимое для его запуска. Величина давления контролируется датчиком давления РДВ-1М.


При наличии сигналов включения насоса и наличия давления на выходе, появляется сигнал на включение задвижки на открытие и сигнал на включение высоковольтной ячейки ВВЯ №1, которая включает двигатель главного насоса.
В течение 10 секунд, согласно программе, производятся контроль включения ячейки. Если она в пределах этого времени не включится, то насос выходит на аварию по неисправности высоковольтной ячейки.
После запуска насоса, в течение 90-120 секунд контролируется его производительность. Если в течение этого времени насос не набрал нужной производительности, (не срабатывает датчик РПН-1М) он выходит на аварию по производительности.
Когда насос откачает воду из водосборника до уровня ниже нижнего уровня НУ, то сигнал поступает в БУН.1М, который формирует сигнал на закрытие задвижки. Задвижка закрывается и за 1,5-2 оборота до полного закрытия контактом своего концевого выключателя разрывает цепь управления высоковольтной ячейки ВВЯ№1 двигателя главного насоса и он отключается.
Схема автоматического управления возвращается в исходное состояние.
При повторном повышении уровня воды в водосборнике цикл повторяется
В случае, если в подшипниках насоса создается температура выше допустимой (+70°С), срабатывает датчик ТДЛ-1М и насос выходит на аварию но температуре.
При выходе любого насоса на аварию вместе него по сигналу «авария» включается последующий по очередности включения насос.

Вопросы для самопроверки.
Сформулируйте цель автоматизации процесса водоотлива и приведите основные требования к устройствам автоматизации насосных установок водоотлива.
Как осуществляется контроль уровня воды в водосборнике насосной станции водоотлива.
Перечислите известные средства автоматизации насосных установок водоотлива.
Назначение и область применения аппаратуры ВАВ.1М.
Функции аппаратуры ВАВ.1М.
Состав и принцип действия аппаратуры ВАВ.1М.
Где расположено табло сигнальное водоотлива CTB-1M аппаратуры ВАВ.1М и его назначение.
Какие виды сигнализации имеются в аппаратуре ВАВ.1М.
В каком случае насос выходит на аварию


Тема 6.
Автоматизация процесса проветривания горных выработок

Содержание темы
Цель автоматизации процесса проветривания горных выработок. Принципы построения систем по оперативному контролю и управлению проветриванием горных выработок шахты. Автоматическая газовая защита. Автоматизация главных вентиляторных установок. Автоматизация вентиляторов местного проветривания.

Методические указания

Цель автоматизации процесса проветривания горных выработок. Принципы построения систем по оперативному контролю и управлению проветриванием горных выработок шахты

Процесс проветривания горных выработок шахты предназначен для обеспечения трудящихся воздухом необходимого количества и качества в соответствии с «Правилами безопасности в угольных шахтах», обеспечении заданной производительности забоев. Процесс является наиболее сложным, что обусловлено следующим:
значительной изменчивостью топологии и параметров вентиляционных сетей горных выработок.
сложностью и даже противоречивостью динамических связей между входным воздействием – количеством воздуха, поступающим в горные выработки, и множествомвыходных параметров, подлежащих регулированию - концетрации метана, пыли, скорости воздуха и т.д.;
стохастическим характером аэрогазовых процессов и наличием выбросов в случайных функциях регулируемых параметров;
сложностью построения системы автоматизации, большой рассредоточенностью и значительным количеством датчиков, которые перемещаются вслед за забоями
нa качество рудничного воздуха оказывают влияние интенсивность выделения газов-спутников (ch4, CO2, H2S), содержание угольной и породной пыли, температура воздуха, подаваемого в шахту, а также интенсивность буровзрывных работ.

Главные вентиляторные установки, вентиляторы местного проветривания, шахтная вентиляционная сеть, регулируемые и нерегулируемые вентиляционные устройства, калориферы, кондиционеры являются техническими средствами системы проветривания.
Цель автоматизации процесса проветривания обеспечение безопасных условий ведения горных работ при эффективном использовании технических средств системы проветривания.
На данный момент существует два принципа построения систем по оперативному контролю и управлению проветриванием горных выработок шахты:
1. Информация о концентрации метана в горных выработках поступает на диспетчерский пункт шахты от датчиков метана. При превышении концентрации метана предельно допустимых норм анализаторы метана, установленные на контролируемых участках, в оперативном порядке отключают электроэнергию на аварийном участке. Вентиляторы местного проветривания и калориферные установки управляются с помощью средств телемеханики. Диспетчер шахты должен самостоятельно решать, какие оперативные меры по управлению процессом проветривания необходимо предпринять в данной ситуации. При этом он должен руководствоваться Правилами безопасности. На этом принципе построена система централизованной газовой защиты, например, комплекс «Метан», широко применяемый в настоящее время на шахтах. Этот принцип с точки зрения сложности применяемых технических средств автоматизации хотя и является наиболее простым, но вызывает необходимость простоев добычного оборудования, что влечет за собой большие материальные убытки. Немаловажным недостатком является отсутствие справочно-советующей части программного обеспечения данных систем в смысле глобального прогноза на основе полученной информации.
2. Второй принцип заключается в применении ЭВМ для сбора, анализа информации и выработки «Совета» по управлению системой проветривания. При этом осуществляется контроль двух параметров: концентрации метана и скорости воздуха в горных выработках. Главные вентиляторные установки оборудованы регулируемым приводом. Регулирующие вентиляционные устройства снабжены приводами и имеют телемеханическое управление. На основании полученных данных производится их анализ в ЭВМ и формируются «Советы» диспетчеру по управлению или управляющие воздействия на технические средства системы проветривания. Результатом такого регулирования должно стать снижение концентрации метана на аварийном участке горных выработок. Используя прогнозирование, можно заранее предвидеть аварийную ситуацию и принять меры по ее недопущению. Это весьма важно, поскольку повышается уровень безопасности ведения горных работ, а также полностью исключаются затраты на восстановление оборудования и горных выработок после аварии.
2. Автоматическая газовая защита

При рассмотрении этой темы, прежде всего студент должен ознакомиться по «Правилам безопасности в угольных шахтах» с предельно допустимыми нормами содержания метана в различных точках горных выработок шахты.
Далее необходимо изучить состав, функции и принцип действия комплекса автоматической газовой защиты «МЕТАН» [1,11].
Ниже приведено описание комплекса «МЕТАН» [1].
Назначение. Многофункциональная комплексная аппаратура комплекс «Метан» предназначена для непрерывного местного и централизованного контроля содержания метана и выдачи сигнала на автоматическое отключение электрической энергии контролируемого объекта при достижении предельно допустимой концентрации метана в угольных шахах, опасных по газу.
Область применения. Комплекс может использоваться как самостоятельная система автоматической газовой защиты, а также включаться как подсистема в систему автоматизированного управления проветриванием шахты.
Состав. Комплекс «Метан» состоит из трех составных частей (см. рисунок 11):
анализаторы метана АТ1-1, контролирующего содержание метана в одной точке (один датчик метана) до 12 шт.;
анализаторы метана АТЗ-1, контролирующего содержание метана в трех местах до 10 шт.;
стойка приема информации СПИ-1, устанавливаемой на поверхности в диспетчерской шахты.
Максимальное количество контролируемых сигналов 50, из них 42 по контролю метана и 8 по контролю скорости воздуха в горных выработках.
Анализаторы метана АТ-1-1 существуют в двух вариантах: первый – с использованием датчика метана ДМТ - 4 и аппарата сигнализации АС.5; второй, более современный – с использованием датчика метана выносного ДМВ с преобразователем параметров измерительным ППИ и аппаратом сигнализации АС.8.
Анализаторы метана АТ-3-1 также существуют в двух вариантах: первый – с использованием датчика метана ДМТ -4 и аппарата сигнализации АС.6; второй – с использованием датчика метана выносного ДМВ с преобразователем параметров измерительным ППИ и аппаратом сигнализации АС.9.
В обоих вариантах в комплект аппаратуры входят также сирена искробезопасная СИ-1 и две трубки телефонные ТИТ-1.
Датчик ДМВ предназначен для непрерывного контроля объемной доли метана в рудничной атмосфере, преобразования её в электрический сигнал и передачи этого сигнала на преобразователь ППИ. Количественное содержание метана в воздухе определяется путем беспламенного сжигания метана на поверхности платино-палладиевого катализатора датчика при температуре ~400 0С и измерения выделившегося при этом тепла. На месте установки датчик метана крепится при помощи проволочной подвески к крепи.
Преобразователь ППИ предназначен для электрического питания датчика ДМВ, приёма от него сигнала об объёмной доли метана, преобразования этого сигнала в унифицированный сигнал для передачи его в аппарат сигнализации и выдачи сигнала на отключение электрического питания контролируемого объекта при превышении объёмной доли метана предельно допустимых норм. На крышке ППИ расположены: смотровые окна для светодиодов (Н1, Н2). Один светодиод Н1 загорается при превышении нижнего уровня содержания метана (первый порог), второй светодиод Н2 загорается при превышении верхнего уровня содержания метана (второй порог). На цифровом индикаторе преобразователя высвечиваются данные о концентрации метана в рудничной атмосфере в месте установки датчика ДМВ.
Аппарат сигнализации АС.8 (АС.9) предназначен для электрического питания преобразователя ППИ, выдачи сигнала на предварительное отключение отдельного
механизма участка (комбайна, погрузочной машины и пр.) с выдержкой времени (первый порог срабатывания), выдачи сигнала без выдержки на отключение электрического питания контролируемого объекта (второй порог срабатывания), передачи телеметрической информация об объемной доле метана на стойку СПИ.1, включении сирены и обеспечения телефонной связи. Аппарат сигнализации устанавливается на распределительном пункте лавы или у подземной подстанции.
Трубка телефонная искробезопасная ТИТ-1 предназначена для осуществления местной двухсторонней телефонной связи между аппаратом сигнализации, преобразователем и стойкой у диспетчера.
Сирена искробезопасная СИ-1 предназначена для осуществления подачи звукового сигнала при достижении предельно допустимой объемной доли метана в месте установки датчика ДМВ. Сирена устанавливается на распределительном пункте лавы или в месте, где вероятность нахождения людей наибольшая, например, на погрузочном пункте.

13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415

Рисунок 11 – Структурная схема комплекса «МЕТАН»
Стойка СПИ-1 обеспечивает прием информации о содержании метана по шести каналам с непрерывной записью на диаграммной бумаге самопишущих приборов и по 24 каналам дискретного светового сигнала о содержании метана. При достижении предельно допустимой концентрация метана в месте установки датчика соответствующая лампа начинает гореть мигающим светом. При концентрации метана ниже допустимого значения лампа не горит. Горение лампы ровным светом сигнализирует об отказе в цепи этого анализатора.
Функции.
Комплекс «МЕТАН» с анализаторами метана АТ1-1 и АТЗ-1 выполняет следующие функции:
непрерывный автоматический контроль содержания метана в месте установки одного датчика (АТ1-1) и трех датчиков (АТЗ-1);
автоматическое отключение электрического питания контролируемого объекта при достижении предельно допустимой концентрации метана;
световую и звуковую аварийную сигнализацию;
дистанционный визуальный контроль содержания метана по показывающему прибору на аппарате сигнализации (АС) анализатора метана;
возможность передачи на устройство сбора и обработки информации непрерывного сигнала о содержании метана и дискретной сигнализации об отключении электрического питания контролируемого объекта по свободной паре проводов или через групповое телемеханическое устройство;
- телефонную связь между стойкой СПИ-1, аппаратом АС и датчиками ДМВ.
Принцип действия. Срабатывание отключающего устройства анализаторов метана комплекса производится с выдержкой времени от 10 до 30 мин. если концентрация метана составляет от 1 до 1,3 уставки срабатывания. Если в течение заданной выдержки времени содержание метана уменьшиться и станет меньше уставки, отключения фидерного автоматической выключателя не произойдет. Однако, если концентрация метана превысит 1,3 уставки срабатывания, сигнал на снятие напряжение с контролируемого объекта будет подан сразу, без выдержки времени. Такой принцип работы исполнительных блоков аппаратов анализаторов позволяет избежать отключения электроснабжения контролируемого объекта при случайных, кратковременных превышениях концентрации метана.
Следует обратить внимание, что в настоящее время на смену комплексу «МЕТАН» разработан комплекс «КАГИ». Принцип действия комплекса «КАГИ» по контролю содержания метана в горных выработках аналогичен комплексу «МЕТАН». Однако в отличие от «МЕТАНА» комплекс «КАГИ» представляет собой интеллектуальную многопроцессорную систему с двумя уровнями обработки информации. Информация от анализаторов метана поступает в ЭВМ и представляется оператору на дисплее ЭВМ. Дополнительно предусматривается осуществление контроля и управления при помощи клавиатуры ЭВМ вентиляторами местного проветривания и групповыми аппаратами системы электроснабжения. Кроме того, комплекс «КАГИ» позволяет регистрировать и сохранять в памяти ЭВМ динамику изменения аэрогазовой обстановки и выданные рекомендации по управлению и предупреждения, т.е. выполнять функции "черного ящика", что позволяет деталь-
но и объективно выполнить анализ причин и обстоятельств аварии для принятия мер по предотвращению аналогичных случаев в будущем.

3. Автоматизация главных вентиляторных установок и вентиляторов местного проветривания

Главные вентиляторные установки

Главная вентиляторная установка проветривания шахты состоит из рабочего и резервного вентиляторов с присоединенными к ним входными и выходными элементами, подводящим каналом, диффузорами, глушителями шума, входной частью и вспомогательными устройствами для переключения и реверсирования вентиляционной струи. Для автоматизации главных вентиляторных установок в различное время разработана и выпускалась отечественной промышленностью аппаратура УКВГ, ЭРВГП - 2, АДШВ и УКАВ-2. В настоящее время для этих целей промышленность выпускает специально разработанную для угольной промышленности аппаратуру УАШВ - 1 и УАШВ - 2, а также универсальный комплект для автоматизации вентиляторов типа УКАВ - М. Необходимо изучить аппаратуру УКАВ.М [13].
Назначение. Аппаратура УКАВ – М предназначена для автоматического управления шахтными вентиляторами главного проветривания с различными типами вентиляторных агрегатов и их электроприводов, обеспечивает различные виды управления и режимы работы, а также контроль, защиту и сигнализацию состояния вентиляторных установок.
Область применения. Аппаратура УКАВ – М применяется для управления вентиляторными агрегатами главного проветривания шахт. Аппаратура имеет несколько типо исполнений, различающихся по следующим признакам: тип привода (синхронный, асинхронный, двухдвигательный асинхронный, синхро – асинхронный); наличие или отсутствие вспомогательных приводов; количество ляд.
Функции. Аппаратура УКАВ-М выполняет следующие функции:
- выбор вида управления вентиляторной установкой (дистанционное управление из центрального диспетчерского пункта; автоматизированное управление из помещения вентиляторной установки; ремонтно-наладочное );
- работу в нормальном и реверсивном режимах;
- автоматический контроль и сигнализацию за работой установки (производительность и депресию вентилятора; температуру подшипников вентилятора и электродвигателя; положения лопаток направляющего аппарата; положення ляд; потока и давления масла в системе смазки; разгона двигателя; наличия напряжения питания);
- регулирование производительности вентилятора поворотом лопаток направляющего аппарата;
- автоматическое включение резервного вентилятора (при аварийном отключении рабочего вентилятора);
- автоматическое включение резерва низкого напряжения; автоматическое повторное включение при кратковременном (до 10 с) отключении питающего напряжения;
- реверсирование вентиляционной струи без остановки центробежного вентилятора;
- возможность регулирования производительности вентилятора за счет изменения скорости вращения приводного двигателя при подключении к комплекту УКАВ -М аппаратуры регулирования частоты вращения вентилятора с помощью машины двойного питания или асинхронно-вентильного каскада.
Состав. В состав аппаратуры УКАВ – М в зависимости от типоисполнений входят шкафы управления: ШУ1, ШУ2 для всех типоисполнений; ШУЗ, ШУ4 для типоисполнений со вспомогательными приводами; ШУ5 для типоисполнений, предназначенных для синхронного привода; ШУ6 для типоисполнений, предназначенных для асинхронного привода; ШУ7 пульт дистанционного управления.
С помощью шкафов ШУ1 и ШУ2 обеспечивается управление следующими механизмами вентиляторного агрегата: направляющим аппаратом (для двусторонних вентиляторов двумя направляющими аппаратами ); спрямляющим аппаратом (для осевых реверсивных вентиляторов); тормозом (для осевых вентиляторов); маслонасосам (для вентиляторов с маслосмазкой); масляным выключателем (для реверсивных вентиляторов два масляных выключателя нормального и реверсивного вращения); роторными станциями (для вентиляторов с асинхронным приводом) или станциями управления (для вентиляторов с синхронным приводом). На шкаф ШУ2 поступают сигналы от датчиков давления и протока масла, с роторных станций или станций возбуждения, станций высоковольтных устройств и щита вспомогательных приводов, от конечных выключателей механизмов. Кроме того, на шкаф ШУ1 поступают сигналы о температуре подшипников вентилятора и двигателя, температуре обмоток двигателя, производительности и депрессии вентиляторов
Шкаф ШУЗ осуществляет распределение энергии напряжением 380В по всем шкафам управления вентиляторной установки.
Шкаф ШУ4 служит для управления электродвигателями лебедок ляд.
Шкаф ШУ5 для подачи питания на тиристорное возбудительное устройство.
Шкаф ШУ6 содержит контакторы для переключения пусковых роторных сопротивлений в реле времени для выработки сигналов о временных интервалах по переключению с одной ступени сопротивления на другую. Шкаф ШУ6 производит пуск приводных двигателей в четыре ступени.
Шкаф (пульт) ШУ7 предназначен для дистанционного управления вентиляторной установкой в составе двух вентиляторных агрегатов. На пульте расположены следующие органы управления: кнопки (пуск, стоп, реверс, больше, меньше); переключатели (нормальный режим, реверсивный); потенциометры (больше, меньше). На пульт ШУ7 выдается световая сигнализация о положении всех механизмов вентиляторной установки, о положении ляд, о включении или отключении вентиляторного агрегата, об аварийном отключении вентиляторного агрегата или предупреждении об отклонении от нормального режима работы, о виде управления (местное, дистанционное).
Вентиляторы местного проветривания

Для автоматизации вентиляторов местного проветривания (ВМП) в различное время разработана и выпускалась отечественной промышленностью аппаратура АКВ-2П и АЗОТ. В настоящее время выпускается аппаратура АПТВ и АПТМ (с применением микроконтроллеров). Необходимо изучить аппаратуру АПТВ, как наиболее распространенную на угольных шахтах.
Назначение. Аппаратура АПТВ предназначена для автоматического непрерывного контроля количества воздуха, поступающего к забою тупиковой выработки, по вентиляционным трубопроводам, проветриваемой вентиляторами местного проветривания (ВМП), в шахтах опасных по газу и пыли, и автоматического защитного отключения электроэнергии при нарушении нормального режима проветривания [4,5].
Функции. Аппаратура АПТВ блокируется с групповым аппаратом системы электроснабжения тупиковой выработки, проветриваемой ВМП и осуществляет следующие основные функции:
автоматизированное, местное и диспетчерское управление через систему телемеханики рабочим или резервным ВМП;
импульсное включение пускателя рабочего или резервного ВМП, обеспечивающее плавное заполнение вентиляционного трубопровода воздухом;
автоматическое повторное импульсное включение пускателя рабочего или резервного ВМП при восстановлении напряжения хотя бы на одном из них в течение 60-110с с момента исчезновения напряжения на установке;
автоматическое включение резервного ВМП при отключении рабочего ВМП. При поступлении команды на запуск ВМП или при автоматическом повторном включении ВМП должно происходить включение рабочего ВМП, а в случае невключения – запуск резервного ВМП.
регулируемую выдержку времени на включение группового аппарата (пускателя), питающего электроприемники подготовительной выработки, в пределах от 5 до 20 мин с момента выдачи датчиком ДСВ сигнала о нормальном проветривании выработки;
автоматическое отключение группового аппарата с регулируемой выдержкой времени от 30 до 120 с с момента выдачи датчиком ДСВ сигнала о нарушении нормального режима проветривания выработки;
местную световую сигнализацию о включенном или отключенном состоянии рабочего и резервного ВМП, о нормальном и аварийном режимах проветривания и разрешения на включение группового аппарата.
Состав. Основными блоками аппаратуры являются датчик скорости воздуха ДСВ и блок управления вентиляторами БУВ
Датчик ДСВ представляет собой искробезопасный тахогенератор переменного тока, на оси которого крепится крыльчатка. Датчик крепится внутри металлического патрубка воздухопровода вблизи выхода воздушной струи. При включенном вентиляторе местного проветривания воздух, действуя на крыльчатку, приводит во вращение ротор тахогенератора, на выходной обмотке которого возникает переменное напряжение, частота которого пропорциональна усредненной по сечению трубопровода скорости движения воздуха.
Принцип действия. Принцип работы аппаратуры АПТВ основан на обработке электрического сигнала поступающего от датчика скорости воздуха ДСВ и выдачи блоком БУВ соответствующих управляющих и информационных сигналов.
После включения вентилятора ВМП и установления нормального режима проветривания тупиковой выработки датчик контроля скорости воздуха ДСВ выдает сигнал с частотой, которая пропорциональная скорости воздушного потока, в блок БУВ. Через выдержку времени продолжительностью 5...20 мин (в зависимости от уставки) формируется разрешение на включение группового аппарата системы электроснабжения электропотребителям тупиковой выработки.
При нарушении проветривания тупиковой выработки прекращается поступление сигнала от датчика ДСВ в аппаратуру АПТВ, что приводит к отключению группового аппарата системы электроснабжения..
Блок управление вентиляторами БУВ обеспечивает автоматическое повторное импульсное включение пускателя рабочего или резервного ВМП при восстановлении на протяжении 110 с питающего его напряжения. Импульсное включение пускателя рабочего или резервного ВМП обеспечивает плавное заполнение вентиляционного трубопровода воздухом (для исключения порыва трубопровода).
Если же напряжение в сети будет отключено на время большее 110 с, то автоматический импульсный запуск ВМП не состоится. Запуск ВМП в этом случае необходимо выполнить с помощью кнопки „ПУСК”, которая расположена на исполнительном устройстве.
При остановке рабочего ВМП блок БУВ автоматически включит в работу резервный ВМП. При этом аппаратура АПТВ выполняет все функции управления вентилятором.
Управление работой ВМП может осуществляться также диспетчером шахты по системе телемеханики.
Также аппаратура АПТВ осуществляет передачу информации в систему телеконтроля о работе ВМП, наличии напряжения в резервной сети, нормальном и аварийном режимах проветривания тупиковой выработки.

Вопросы для самопроверки
Перечислите предельно допустимые нормы содержания метана в горных выработках шахты, предусмотренные Правилами безопасности в угольных шахтах, для настройки автоматической газовой защиты.
Перечислите технические средства стационарной аппаратуры автоматической газовой защиты.
Назначение, функции и состав комплекса «МЕТАН».
Каким образом осуществляется автоматическая газовая защита при применении на шахте комплекса «МЕТАН».
Где устанавливается стойка СПИ.1М комплекса «МЕТАН» и какая информация отображается на ней.
Существует ли телефонная связь между стойкой СПИ-1, аппаратом АС и датчиками ДМВ анализаторов метана.
Какая индикация представлена на аппарате сигнализации АС анализатора метана.
Дайте краткую характеристику комплексу «КАГИ».
Перечислите существующие средства автоматизации главных вентиляторных установок системы проветривания шахты.
Дайте краткую характеристику аппаратуре УКАВ.М.
Какие виды управления вентиляторной установкой предусмотрены в аппаратуре УКАВ.М.
Перечислите существующие средства автоматизации вентиляторов местного проветривания.
Дайте краткую характеристику аппаратуре АПТВ.
Какой тип датчика используется для контроля скорости воздуха в воздуховоде от вентилятора местного проветривания и где он устанавливается.
При аварийном выключении вентилятора местного проветривания, какие управляющие команды формирует аппаратура АПТВ.


Тема 7.
Автоматизированное оперативно - диспетчерское управление
производственными процессами горного предприятия

Содержание темы
Назначение автоматизированной системы диспетчерского управления. Структура автоматизированной системы диспетчерского управления. Пульт горного диспетчера. Технические средства шахтной связи. Понятие об автоматизированных системах управления технологическими процессами.

Методические указания

Назначение автоматизированной системы диспетчерского управления

Важнейшей задачей повышения эффективности работы горного предприятия является оперативное диспетчерское управление предприятием. В функции оперативного диспетчерского управления входят сбор и анализ информации о функционировании, как отдельных технологических установок, так и производственных процессов для выработки решений, обеспечивающих выполнение планового задания отдельными производственными участками и предприятиями в целом, обеспечения безопасности работ, снижения производственных затрат.
С точки зрения управления и контроля все объекты шахты подразделяются на :
производственные комплексы и установки, управление которыми осуществляются операторами, а контроль за их работой производится как операторами, так и диспетчером. К числу их относятся : механизмы очистных и подготовительных работ , подземные конвейерные линии, механизмы разгрузки и обмена вагонеток в околоствольных выработок, механизмы погрузки угля в железнодорожные вагоны и т.п. ;
производственные комплексы и установки, работающие в полностью автоматическом режиме, а контроль за работой которых производится диспетчером. К числу их относятся : главная водоотливная установка, калориферная установка и т.п. ;
установки, управление и контроль которыми осуществляется с пульта диспетчера. Это установки общешахтного назначения, требующие в необходимых случаях оперативного вмешательства диспетчера. К ним относятся главные вентиляторные установки, насосы противопожарного водоснабжения, поверхностная подстанция и т.п.
В зависимости от уровня организации оперативно-диспетчерского управления горные предприятия можно разделить на три группы.
К первой группе относятся предприятия, центральные диспетчерские пункты (ЦДП) которых оснащены только устройствами диспетчерской телефонной связи, - единственным средством сбора производственной информации и передачи команд управления обслуживающему персоналу..
Вторую группу составляют предприятия, диспетчерские пункты которых оборудованы средствами автоматического сбора, передачи и представления информации о качественном состоянии горного оборудования («Включено», «Отключено») и отдельных количественных параметрах (содержание метана в шахтной атмосфере, расход воздуха и депрессия главных вентиляторных установок), в том числе автоматизированный учет машинного времени и простоев некоторого горного оборудования. Кроме того, предусмотрено централизованное управление стационарными установками с диспетчерского пункта и использование громкоговорящей поисковой и аварийной связи.
К третьей группе относятся предприятия, которые оснащаются специальной автоматизированной системой диспетчерского управления (АСДУ) [4,5,18]. При этом осуществляется автоматический сбор информации о работе основных производственных процессов, о добыче полезного ископаемого участками и предприятием в целом, о распределении транспортных средств, о машинном времени и времени простоев основного оборудования (с указанием причин простоев), концентрации метана в атмосфере, а также обеспечивается централизованное управление стационарными установками (магистральными конвейерными линиями, электроподстанциями, главными вентиляторными и водоотливными установками и др.). Отличительная особенность систем АСДУ является представление диспетчеру большого объема информации как качественного, так и количественного характера, что позволяет ему с использованием средств вычислительной техники более эффективно управлять производственными процессами. При этом, реализуется возможность прогнозирования ситуации, оптимизации режимов работы оборудования, управления качеством, рациональным распределением и экономией энергии и решения других сложных задач управления производственными процессами.
Структура автоматизированной системы диспетчерского управления

Структура автоматизированной системы диспетчерского управления определяется производственной мощностью горного предприятия, функциональными особенностями транспорта, глубиной автоматизации отдельных процессов и уровнем организации систем управления. Выбор правильной и четкой структуры диспетчерского контроля и управления является важнейшей предпосылкой успешной работы предприятия. Структура АСДУ на угольных шахтах может быть:
двухступенчатой с организацией центрального диспетчерского пункта на поверхности шахты и пункта транспортного диспетчера в околоствольном дворе;
одноступенчатой, при которой контроль за работой всех участков шахтных объектов контролируется на центральном диспетчерском пункте
Современный уровень технологии и средств механизации подземной добычи угля не позволяет пока осуществить наиболее четкую структуру управления производством с обеспечением централизованного диспетчерского управления всеми производственными процессами. Поэтому как при двух -, так и при одноступенчатой диспетчеризации структура АСДУ предполагает наличие операторских пунктов, откуда осуществляется управление отдельными комплексами и установками шахты, например, очистным комплексом.
С точки зрения оперативности централизованного управления лучшей является одноступенчатая система АСДУ.
Функции. При ступенчатой структуре АСДУ на шахте сохраняется четкое разделение функций между отдельными ступенями руководства с обязательным подчинением нижестоящих звеньев вышестоящим.
Сменный (горный) диспетчер шахты на ЦДП осуществляет только оперативное руководство, не вмешиваясь в вопросы технологии. В его функции входит : контроль за выполнением плана по шахте в целом, контроль и учет выполнения плана – графика отдельными участками, координация деятельности взаимосвязанных производственных участков, контроль за снабжением участков материалами, оперативное вмешательство в ход производственного процесса при различных нарушениях и возникающих аварийных ситуациях. Обобщает полученную за смену информацию, анализирует ее и представляет руководству горного предприятия.
В очистных и подготовительных забоях, на подземном транспорте и в околоствольных дворах, на технологическом комплексе поверхности управление осуществляют операторы или машинист.
Качество и эффективность работы диспетчерской службы по контролю и управлению горным предприятием во многом зависит от объема оперативно-производственной информации, поступающей и перерабатываемой на ЦДП. Количество этой информации на современных горных предприятиях достигает значительной величины (до 500600 сигналов).


Пульт горного диспетчера

Пульт горного диспетчера расположен в ЦДП на поверхности шахты. В настоящее время на шахтах нашли применение два типа пульт: пульт горного диспетчера ПГВ и комплекс диспетчерского оборудования КОД-2М [5].
Пульт горного диспетчера ПГВ предназначен для диспетчерского управления технологическими процессами угольной шахты, представления оперативной информации о ходе производства и параметрах, характеризующих безопасность ведения работ, организации диспетчерской телефонной и громкоговорящей, связи. В состав пульта входять:
секция технологическая СТ; секция дисплея СД; секция связи СС; секция мнемощита СЩД.
Комплекс КОД-2М предназначен для управления производственными процессами, представления информации о ходе производства на шахте, состоянии параметров безопасности, проведении работ по выполнению мероприятий, реализующих план ликвидации аварий.
В состав комплекса КОД-2М входят (см. рисунок 12): пульт управления щит мнемосхем информатора об авариях и энергоснабжения, приборная стойка, диспетчерский комплект аппаратуры связи ДКСГ-1, промышленная телевизионная установка, блок коммутации и световые часы.


Рисунок 12 - Общий вид пульта управления комплексом
диспетчерских устройств КОД-2М

На рисунке 8 обозначено: 1 - станция индикации данных СИД-1000; 2 - блок клавиатуры СИД-1000; 3 - блок представления индикации; 4- табло представления цифровой индикации; 5 - видеоустройство; 6 - панель управления телекамерами; 7 - аппаратура связи типа ДКСГ-1; 8- панель кодирования причин простоев; 9 - панель управления аппаратурой автоматизации магистральных конвейерных линий; 10 - панель аварийной сигнализации.
Производственную информацию, поступающую на КОД-2М, можно разделить на следующие виды:
1) оперативную - о текущих технологических параметрах и работе отдельных механизмов и аппаратуры автоматизации;
2) контрольную - об исполнении команд и сигналов управления, передаваемых с ЦДП;
3) текущую экономическую и учетно-статистическую - о трудовых затратах, производительности механизмов и комплексов за определенный промежуток времени, расходе электроэнергии;
4) предупредительно-аварийную о появлении признаков назревающей аварии (падение производительности установки, уменьшение или увеличение скорости и т. п.);
5) информацию об аварийной ситуации - о поломках отдельных механизмов, неполадках электрооборудования.

Сообщение, поступившее на КОД-2М, должно четко указывать на вид информации (оперативная, аварийная и т. д.), с какого объекта она получена (конвейерный комплекс, забойный агрегат и т. п.), наименование параметра (скорость, ток, производительность), время его регистрации и количественное значение. Информация на пульте отображается на различных элементах: стрелочные приборы, цифровые приборы, светоиндикаторы, дисплей ЭВМ, печатающие устройства и т.д.

















Таблица 1 - Содержание входной и управляющей производственной информации в системе АСДУ


Входная информация

Управляющая информация

1.Технологическая информация

Добыча угля участками и шахтой; наличие порожняка; состояние рабочих мест; работа добычного , транспортного и стационарного оборудования (в том числе продолжительность их простоев по причинам)
Задание добычным и подготовительным участкам , транспорту; централизованное управление комплексами и установками; задания на отправку груженых и подачу порожних вагонеток.

2.Информация,обеспечивающая нормальный производительный процесс производства

Обеспеченность звеньев шахты рабочей силой, энергетическими и материальными ресурсами; техническое состояние оборудования, горных выработок, рельсовых путей и сетей энергоснабжения
Распоряжение о расстановке рабочей силы; задания и доставку материалов и оборудования; задания на осмотр и ремонт горных выработок, рельсовых путей, оборудования и сетей энергоснабжения

3. Информация , обеспечивающая безопасные условия труда

Содержание метана в рудничной атмосфере; депрессия воздушной струи в горных выработках; запыленность шахтной атмосферы; наличие в шахтной атмосфере окси углерода; обводненность выработок; температура воздуха в выработках; состояние изоляции шахтных кабельных и контактных сетей; величина сопротивления обще шахтного заземления
Задания на проверку состояния и контроль пылегазового и температурного режима; задания на предупреждение и ликвидацию аварийных ситуаций; контроль за выполнением плана ликвидации аварий в первый момент ее развития; задания на проветривания обще шахтного заземления, кабельных и контактных сетей



4.Технические средства шахтной связи

Одной из важных подсистем системы АСДУ является оперативная автоматическая телефонная связь, громкоговорящая система шахтной связи и аварийного оповещения. В настоящее время на шахтах Украины используются «устаревшие» системы диспетчерской связи: ДКСГ-1, ДИСК-ШАТС, ШАТС-3 и аппаратура аварийного оповещения типа ИГАС [15]. Вместе с тем, ведется переоснащение горных предприятий современными комплексами оперативной диспетчерской связи, такими как комплекс ШТСИ4, [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], комплекс переговорных устройств БИ3.
Ниже приведено описание комплекс ШТСИ4.
Назначение. Комплекс ШТСИ4 предназначен для организации телефонной автоматической связи, а также оперативно-диспетчерской связи, громкоговорящего оповещения и прослушивания производственных шумов на шахтах опасных по газу и пыли. Комплекс ШТСИ4 работает совместно с АТС любого типа. В качестве абонентских устройств применяются телефонные аппараты ТАШ1-1, ТАШ1-15,ТАШ1319.
Функции. Комплекс ШТСИ4 обеспечивает следующие основные функции:
прямая связь между диспетчерскими абонентами и диспетчером шахты;
связь диспетчерских абонентов между собой и с другими абонентами через АТС;
вызов диспетчерским абонентом диспетчера без набора номера;
подключение диспетчером своего переговорного устройства к линии абонента, занятого разговором через АТС, контроль разговора, совместное ведение переговоров;
связь диспетчера через АТС с любым абонентом шахтной телефонной сети и другими абонентами по соединительным линиям внешней связи;
прямую дуплексную громкоговорящую связь диспетчера со всеми абонентами;
контроль работы шахтных механизмов по их производственным шумам;
подачу световых и акустических сигналов диспетчеру из подземных выработок об аварийном состоянии участка;
подачу с поверхности акустических сигналов тревоги;
громкоговорящее оповещение о мерах безопасности и порядке вывода
людей из шахты;
прием и передачу распоряжений в подземные выработки с записью их в архиватор речи на электронный носитель.
Состав. В состав комплекса ШТСИ4 входят (см. рисунок 13):
1. Пульт горного диспетчера.
2. Пульт главного инженера.
3. Шкаф связи. В зависимости от емкости комплекса поставляется один шкаф (до 120 абонентов) или несколько шкафов. Максимальная емкость комплекса – 640 абонентов, причем все они или их часть могут быть прямыми абонентами диспетчера. Отдельные шкафы связи могут быть удалены друг от друга на значительное расстояние.
4. Взрывозащищенные телефонные аппараты ТАШ1-1 (телефонный режим) и ТАШ1-15 с громкоговорителем 10ГР-Д4.01В (телефонный режим, громкоговорящее оповещение и прослушивание шумов).
Подземные искробезопасные линии связи строятся на базе шахтных телефонных кабелей связи марки ТППШт или ТППКШнг.


Рисунок13 – Комплекс связи ШТСИ4


5. Понятия об автоматизированных системах управления технологическими процессами

Автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУ ТП) представляет собой совокупность экономико-математических методов, технических средств (ЭВМ, средства связи, устройства отображения информации и т.д.) и организационных комплексов, обеспечивающих рациональное управление сложным объектом (процессом) в соответствии с заданной целью при участии человека. В различное время были разработаны и находились в эксплуатации различные АСУ ТП, такие как "Трудовые ресурсы", "Автоматизированный учет наличия материалов на складе угольной шахты", "Электроснабжение","Проветривание", "Очистные забои", "Локомотивный транспорт" и другие [14,18]. В настоящее время на шахтах применяются в основном две вида систем АСУ ТП - "Трудовые ресурсы" и "Электроснабжение".

Система АСУТП «Трудовые ресурсы».
Назначение. Система АСУТП «Трудовые ресурсы» предназначена для автоматической регистрации времени спуска рабочих в шахту, выезда их на поверхность, прихода на работу и ухода с работы поверхностных рабочих[14].
Функции. Система АСУТП «Трудовые ресурс» обеспечивает:
- оперативное получение объективной информации о всех работниках, находящихся в данный момент в шахте и на поверхности;
- автоматизированный учет рабочего времени;
-количества выходов и неявок на работу трудящихся;
-получение обобщенных характеристик использования трудовых ресурсов и уровня трудовой дисциплины на предприятии.
Состав. В состав системы входят микроЭВМ ТВСО-1, индукционне считывающие устройств ИСУ, искробезопасные индукционные считывающие устройства ИСУ-РИ, устройства связи УС, устройство резервирования сбора информации УРСИ и контрольные ИСУ-РИ.
Принцип действия. Информация о приходе на работу и уходе с работы трудящихся поступает в ЭВМ непосредственно от индукционных считывающих устройств ИСУ. Информация о спуске и выезде подземных рабочих передается в ЭВМ от искробезопасных индукционных считывающих устройств ИСУ-РИ через устройства связи УС. Для повышения надежности функционирования система снабжена устройством резервирования сбора информации УРСИ и контрольными ИСУ-РИ. Считывание информации с ИСУ-РИ происходит следующим образом. Если ИСУ-РИ готово к работе, то на его передней панели горит лампочка «Вставьте жетон». Рабочий вставляет жетон. Если жетон вставлен правильно, гаснет лампочка «Вставьте жетон», а от ИСУ-РИ через СУ поступает в ЭВМ сигнал «Готовность кода». По этому сигналу ЭВМ вырабатывает сигнал «Запрос», который поступает в ИСУ-РИ, осуществляя считывание 14-разрядного двоичного кода жетона. При этом наличие отверстия в жетоне соответствуют коду «I», а отсутствие - «О». Параллельный 14-разрядный код жетона через устройства связи УС поступает в ЭВМ, где анализируется на правильность и запоминается. После этого ЭВМ формирует сигнал окончания считывания информации, который поступает в ИСУ-РИ, в результате чего загорается лампочка «Идите». После того как жетон будет вынут, гаснет лампочка «Идите» и вновь загорается лампочка «Вставьте жетон», т. е. ИСУ-РИ готово к приему следующего жетона.
Система «Трудовые ресурсы» информационно связана с другими системами АСУ ТП шахты. Информация от нее поступает в информационный вычислительный центр шахты или производственного объединения для начисления заработной платы работающим, персоналу оперативного управления (диспетчеру, начальнику смены), экономическим службам, службам по поддержанию трудовой дисциплины и др.

Система АСУТП «Электроснабжение», для примера, типа ИЛСЭ1-32 [14].
Назначение. Автоматизированная информационно-логическая система управления электропотреблением ИЛСЭ1-32 предназначена для технического учёта и регистрации расхода энергии электропотребителями.
Область применения. Системы электроснабжения горных предприятий
Функции. Система ИЛСЭ1-32 обеспечивает:
- вычисление потребляемой активной и реактивной электрической энергии нарастающим итогом за сутки, месяц;
- вычисление текущей совмещённой получасовой мощности активной и реактивной, а также вычисление и контроль максимальной мощности и определение её прогнозируемого значения в часы максимума нагрузки энергосистемы;
- вычисление минимальной и средней реактивной мощности, передаваемой из сети или генерируемой в сеть энергосистемы, за период наименьшей активной нагрузки, определяемой за месяц;
- контроль лимитов расхода электроэнергии за сутки, за месяц;
- автоматизированное управление режимами электропотребления и анализ режимов.
Состав. В состав системы ИЛСЭ1-32 входят: датчики расхода электроэнергии, печатающее устройство АЦПУ, телефонный автомат ТА, устройство сбора информации УСД, таймер ТМ, табло потребителей-регуляторов ТП-Р; ЭВМ и пульт управления, содержащий цифровую индикацию и клавиатуру .
Принцип действия. Сигналы от датчиков учёта электроэнергии поступают через устройство сбора данных УСД в вычислительный комплекс ЭВМ, туда же поступают сигналы – задания (уставки) с пульта управления. Работа ЭВМ по обработке данных и УСД синхронизируется таймером ТМ. Обработанная в ЭВМ по определённому алгоритму информация одновременно поступает по нескольким каналам на табло потребителей-регуляторов ТП-Р и на выход для управления потребителями. а также на печатающее устройство АЦПУ. Обмен информацией между ЭВМ, УСД, оператором и ТА осуществляется по отдельным двухсторонним каналам связи. Наличие в составе ИЛСЭ1-32 ЭВМ и увеличенного по составу периферийного оборудования системы позволило расширить возможность диалога «человек-система», а также повысить функциональную нагрузку системы, благодаря введению специального программного обеспечения пользователя.

Вопросы для самопроверки
Назначение и функции системы автоматизированного диспетчерского управления шахтой.
Какова структура автоматизированной системы диспетчерского управления горным предприятием.
Роль диспетчера шахты при использовании системы АСДУ.
Виды и объемы информации, поступающей на ЦДП.
Что собой представляет пульт горного диспетчера.
Дайте краткую характеристику комплекса связи ШТСИ4.
Автоматизированная система АСУ ТП «Трудовые ресурсы»: назначение, состав, функции, принцип действия.
Автоматизированная система АСУ ТП «Электроснабжение»: назначение, состав, функции, принцип действия.












3 Перечень лабораторных работ

1. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 « Изучение датчиков систем автоматизации шахтных производственных процессов»
2. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2 «Исследование системы автоматического управления комбайнами типа САУК»
3. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3 «Исследование комплекса автоматизированного управления конвейерами типа АУК – 1М»
4. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4 «Исследование аппаратуры автоматиза- ции главной водоотливной установки типа ВАВ.1М»
5. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5 «Исследование аппаратуры автоматической газовой защиты шахты»
6. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6 «Исследование аппаратуры автоматизации вентиляторов местного проветривания типа АПТВ».


4 Контрольная работа

Работа выполняется в отдельной тетради, объемом не более 12 листов, или на листах формата А4.. На титульном листе необходимо указать название дисциплины, группу, курс, фамилию, имя, отчество, номер зачётной книжки, ниже – домашний адрес.
Каждый вариант контрольной работы состоит из двух вопросов и выбирается по двум последним цифрам номера зачётной книжки согласно приведенной таблице. Если две последние цифры номера зачётной книжки входят в ряд чисел от 50 до 99, то номер варианта определяется вычитанием числа 50. Величина остатка будет указывать номер варианта. Перечень вопросов приведен далее по тексту.
Ответы на вопросы должны быть по существу, иллюстрированные схемами, приведён список использованной литературы.
Работа должна быть выполнена аккуратно.













Таблица 1 – Варианты заданий для контрольной работы

Номер варианта

00
01
02
03
04
05
06
07
08
09

10

Номера вопросов
1
5
2
29
3
36
4
8
5
14
7


14
34
15
16
37
12
17
31
18
30
19


11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25

13
8
32
9
6
10
11
22
23
24
15
35
36
38
6

29
20
28
21
27
26
33
40
37
1
39
7
13
19
39


26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38

11
34
4
19
33
37
3
2
23
30
1
8
9

26
15
36
35
10
18
32
24
40
17
26
39
27


39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50

12
13
15
14
28
1
34
35
38
36
22
4

33
32
31
29
40
38
18
27
25
21
16
27


Вопросы для контрольной работы
Основные понятия и определения автоматизации.
Этапы автоматизации производства на угольных шахтах.
Основные источники технико-экономической эффективности автоматизации технологических объектов процессов угольных шахт.
Классификация датчиков систем автоматизации.
Потенциометрические датчики: принцип действия, примеры использования
Индуктивные датчики: конструкция, принцип действия, примеры использования
Терморезисторные датчики: конструкция, принцип действия, примеры использования.
Герконовые датчики: конструкция, принцип действия, примеры использования.
Микропроцессорные устройства автоматизации: общая структура, принцип действия, достоинства и недостатки.
Шахтные телемеханические системы передачи информации.
Исполнительные устройства систем автоматизации, их назначение, классификация и применение.
Требования к устройствам и системам автоматизации очистных комбайнов и комплексов.
Датчики для автоматизации очистных комбайнов.
Автоматическое регулирование нагрузки очистных комбайнов. Автоматический регулятор типа УРАН.1М.
Автоматическое регулирование положения исполнительного органа угледобывающего комбайна по гипсометрии и мощности пласта. Автоматический регулятор типа «РУБИН».
Система автоматизации очистных комбайнов САУК-М.
Автоматизация механизированных крепей.
Основные требования к автоматизации проходческих комбайнов.
Комплекс устройств автоматизации проходческого комбайна типа КУАП.
Аппаратура автоматизации проходческого комбайна 4ПП-2С.
Принципы автоматической ориентации проходческих комбайнов в пространстве. Система телеуправления горными машинами ЛАСТУГМ.
Основные требования к устройствам и системам автоматизации ленточных конвейерных линий.
Датчики контроля в системах автоматизации ленточных конвейерных линий.
Комплектная аппаратура автоматизации конвейерных линий типа АУК.1М.
Система автоматизированного управления конвейерными линиями типа САУКЛ.
Автоматизация управления электровозами. Аппаратура ТЭРА.
Автоматизация сигнальными огнями и стрелками электровозного транспорта. Аппаратура автоматизации АБСС.
Основные требования к автоматизации главных водоотливных установок шахт.
Датчики для автоматизации главных водоотливных установок.
Аппаратура автоматизации насосных агрегатов главного водоотлива типа ВАВ.1М.
Аппаратура автоматизация главных вентиляторных установок типа УКАВ.М.
Аппаратура автоматизация вентиляторов местного проветривания
типа АПТВ.
Датчики контроля содержания метана в шахтной атмосфере.
Анализатор метана АТ1.1 с выносным датчиком метана ДМВ.
Стационарная автоматическая газовая защита. Комплекс «МЕТАН».
Характеристика системы автоматизированного диспетчерского управления шахтой типа АСДУ.
Пульт управления комплексом диспетчерских устройств КОД-2М.
Комплекса связи ШТСИ4
Автоматизированная система АСУ ТП «Трудовые ресурсы».
Автоматизированная система АСУ ТП «Электроснабжение».
5 СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Гаврилов П.Д., Гимельшейн Л.Я., Медведев А.Е. Автоматизация производственных процессов. – М.: Недра, 1985. – 215с.
Датчики для автоматизации в угольной промышленности. Под ред. В.А.Ульшина /В.А.Ульшин, Г.И. Бедняк, В.П.Довженко и др. – М.: Недра, 1984. – 245с.
Технические средства автоматизации в горной промышленности: Учебное пособие / В.И. Груба, Э.К. Никулин, А.С. Оголобченко; Под общ. ред. д.т.н., проф. В.И.Грубы. – К.: ИСМО, 1998. – 373с.
Автоматизация производства на угольных шахтах / Г.И. Бедняк, В.А. Ульшин, В.П.Довженко и др. – К.: Техника, 1989. – 272с.
Батицкий В.А., Куроедов В.И., Рыжков А.А. Автоматизация производственных процессов и АСУ ТП в горной промышленности – М.: Недра, 1991.–303 с.
Комплексная механизация и автоматизация очистных работ в угольных шахтах. Под.общ.ред. Б.Ф. Братченко. М., Недра, 1977 - 415с.
Электрослесарю добычного и проходческого оборудования: Справочник /Под.ред. В.А. Антипова. - Донецк: Донбасс, 1989. - 159с.
Овсянников Ю.А., Кораблев А.А., Топорков А.А., Автоматизация подземного оборудования: Справочник рабочего. - М.: Недра, 1990. - 287с.
Справочник по автоматизации шахтного конвейерного транспорта / Стадник Н.И. и др. К.: Техника, 1992. - 438с.
Ткачев В.В., Козарь Н.В., Проценко С.Н., Шевченко В.И. Компьютерная система автоматизированного управления конвейерным транспортом. / Горный журнал, №6,1999. –С.48-50.
Карпов Е.Ф., Баренберг И.А., Басовский Б.И. Автоматическая газовая защита и контроль рудничной атмосферы. - М.: Недра, 1984.- 221с.
Богопольский Б.Х., Левин М.А., и др. Автоматизация шахтных вентиляторных установок /Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Недра, 1976.- 232с.
Волотковский С.А., Крюков Д.К., Разумный Ю.Т. Электрификация стационарных установок шахт: Справочное пособие/ Под.общей ред. Г.Г. Пивняка – М.: Недра,1990 – 390с.
Справочник по электроустановкам угольных предприятий. Электроустановки угольных шахт/ В.Ф. Антонов, Ш.Ш. Ахмедов, С.А. Волотковский и др. под общей ред. В.В. Дегтярева. – М.: Недра, 1988. – 727 с.
Верещагин Г.П. Связь в угольной промышленности: Справочник.- М.: Недра, 1991. -511с.
Евстифеев А. В. Микроконтроллеры AVR семейства Tiny и Mega
фирмы “ATMEL”.- Москва.: Издательский дом «Додека - ХХ1»,2004.-65c.
17.Демченко Н.П. Технические средства передачи информации в системах управления угольных шахт. М.: Недра, 1990. – 347с.
18. АСУ ТП угольной шахты. Мелькумов Л.Г., Башков М.И., Киев, “Технiка”. 1978 - 216с.







Учебное издание




Методические указания
к изучению дисциплины
«Основы автоматизации производственных процессов
горных предприятий»
(для студентов специальности РПМ заочной формы обучения)







Составители: Оголобченко Александр Семёнович
Дубинин Сергей Васильевич
Саулин Василий Константинович














13PAGE 15


13 PAGE \* MERGEFORMAT 146615



Рисунок 2 – Датчик контроля схода ленты КСЛ-2


Устройство управления



Операционное
устройство

Оперативно запоминающее устройство (ОЗУ)


Постоянно запоминающее устройство (ПЗУ)


Память программ


Устройства ввода-вывода

Шина
адреса
Шина данных
Шина управления
Периферийные устройства



МИКРОПРОЦЕССОР

азм

С1

С2

Д31 Д32

ДП1 ДП2

Ст

ПМС

Д01 М1

Д02 М2

КМУ

УУ

Рисунок 10 – Структурная схема аппаратуры ВАВ-1М

Диспетчер

СТВ

НЗП

ВВЯ№1 ВВЯ№2 ВВЯ№3

ПЗ№3

ПЗ№2

ПЗ№1

РДВ

РПН

ТДЛ



НАСОС № 3


РДВ

РПН

ТДЛ



НАСОС № 2


РДВ

РПН

ТДЛ



НАСОС № 1


НУ

П1

П2

П3

П4

ВУ

ПУ

Датчики
уровня
ЭД-1М



БУН




СПИ-1

АС-9

ППИ


ППИ


ППИ


АС-8


ППИ


АС-8


ДМВ


АС-9


ППИ


ППИ

ДМВ


Анализатор метана АТ1-1

Анализатор метана АТ3-1

1

2

3

4

2

3

4

2

3

4

6

5

5

5

1-я секция

2-я секция

176-я секция

13 EMBED Visio.Drawing.6 1415

ДМВ


ДМВ


ДМВ


ДМВ


ППИ


ДМВ


ДМВ


ППИ





Приложенные файлы

  • doc 9607997
    Размер файла: 1 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий