CC BY
68
УДК 65.011.056: 621.879
В.В. Васин
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ, УЧЕТА И УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ ЭКСКАВАТОРА (АСКУУР): ОПЫТ ВНЕДРЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ, ПЕРСПЕКТИВЫ УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ
Представлена информация о разработке и внедрении автоматизированной системы контроля, учета и управления работой (АСКУУР) экскаватора, изложены ее основные принципы работы и функциональные возможности. Эффективность предложенной системы подтверждена результатами внедрения и опытом эксплуатации более чем на двадцати экскаваторах компании АО «СУЭК». Изложены направления развития и усовершенствования функциональных возможностей АСКУУР.
Ключевые слова: экскаваторный электропривод, автоматизация, цикл погрузки-выгрузки ковша, программируемый логический контроллер, сменный отчет, переподъем ковша, режим растяжки, защита стрелы.
Введение
Общество с ограниченной ответственностью «Назаров-ское горно-монтажное наладочное управление» входит в состав крупнейшего в России угледобывающего холдинга АО «Сибирская угольная энергетическая компания». Наше предприятие специализируется на ремонте механического оборудования, электрооборудования, техническом обслуживании и диагностике горных машин, электромонтажу и наладке электрооборудования напряжением до 220 кВ включительно.
Причины возникновения проекта: отсутствие достоверной информации о фактической работе горно-транспортного оборудования, низкая степень автоматизации, высокое влияние человеческого фактора на технологический процесс.
Результатом проделанной работы явилось создание Автоматизированной системы контроля, учета и управления работой
ISSN 0236-1493. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2016. № 5. С. 11-16. © 2016. В.В. Васин.
экскаватора (АСКУУР). АСКУУР может применяться на всех типах шагающих экскаваторов-драглайнов, а также экскаваторах карьерных гусеничных типа ЭКГ, оборудованных системой управления главных приводов типа: Генератор-Двигатель (Г-Д), Тиристорный преобразователь-Двигатель (Тп-Д), Транзисторный преобразователь-Двигатель постоянного тока (Тр-Дпт).
Система автоматически выполняет функции:
• учет циклов погрузки-выгрузки ковша за смену, месяц;
• учет времени работы экскаватора в целом, а также каждым главным приводом в отдельности (подъем, тяга, поворот, шагание, ход) за смену, за месяц;
• контроль величин якорных токов, дублирование максимальных токовых защит якорных цепей главных приводов с выводом на сигнал машинисту экскаватора;
• формирование сигнала на переключение тока возбуждения синхронного двигателя между рабочим и стояночным в зависимости от режима работы и нагрузки синхронного двигателя экскаватора;
• передача на электронную почту (интернет-почту) по GSM-каналу посредством SMS-сообщений сменных и месячных отчетов о работе экскаватора;
• сохранение в памяти контроллера с возможностью вывода на дисплей количества циклов погрузки-выгрузки ковша и времени работы экскаватора за три последних смены (текущая, прошлая, позапрошлая), за текущий и предыдущий месяца.
Состав изделия
В состав системы входят: программируемый логический контроллер Mitsubishi Alpha-XL, GSM-модем Mitsubishi-MAM-GM-420 с внешней антенной, датчики тока Phoenix Contact MCR(-100...+100) мВ / (0—10) В, комплект соединительных кабелей. Структурная схема системы приведена на рис. 1.
Для подсчета циклов погрузки-выгрузки экскаватора используется алгоритм, заложенный в управляющую программу ПЛК.
Величина тока, протекающего через якорные обмотки двигателей постоянного тока главных приводов прямо пропорциональна моменту на валу двигателя (при неизменном токе возбуждения двигателя). В процессе экскавации величина якорного тока изменяется по знаку и по величине. Сигналы от штатных шунтов, установленных в якорных цепях главных приводов экскаватора, поступают через датчики тока на аналоговые входы
Рис. 1. Структурная схема АСКУУР
ПЛК. Датчики тока осуществляют согласование сигналов с шунтов с входными сигналами ПЛК, а также осуществляют гальваническую развязку между силовыми цепями главных приводов и входными цепями ПЛК. Программа контроллера анализирует поступающие сигналы от трех приводов по направлению, величине, длительности, определяет взаимозависимости между ними. Началом цикла считается условие: пустой ковш в забое, начинается набор ковша приводом «тяги» («подъема» — для экскаватора карьерного гусеничного). По мере выполнения цикла копания в специальных блоках программы ПЛК фиксируется выполнение необходимых условий. После завершения копания и разгрузки цикл считается завершенным, блоки обнуляются, кратковременно (на 5 с) загорается сигнальная лампа HL1, система готова к выполнению нового цикла.
При возникновении на экскаваторе ситуации, когда якорный ток в приводах подъема, тяги, поворота или шагания (хода) превысит максимально-допустимый на 25% в кабине машиниста экскаватора загорится выносная сигнальная лампа, а на
дисплее ПЛК появится надпись: «ТОК ПРИВОДА ПОДЪЕМА (ТЯГИ, ПОВОРОТА) > 125%».
В АСКУУР автоматическое формирование сигнала на переключение тока возбуждения синхронного двигателя между рабочим и стояночным происходит в зависимости от режима работы и нагрузки экскаватора. Введение двухуровневого тока возбуждения позволяет снизить потребление активной энергии при работе СД на холостом ходу, в режиме «шагание» экскаватора, а также при выполнении вспомогательных операций (смазка роликового круга, переукладка питающего кабеля и т.д.). Снижение расходов на электроэнергию для ЭШ-10/70 со стандартной схемой возбуждения СД (электромашинный возбудитель), при переводе схемы на двухуровневое возбуждение (рабочий-стояночный ток возбуждения СД) составляет 500 000—750 000 руб./год.
В конце каждой смены в 8 ч 00 мин и в 20 ч 00 мин на почтовый ящик, например......@mail.ru, или определенный Заказчиком приходит SMS-сообщение с текстом: 10/70-001 SMENA: kovsh 605, min 604, H-520, D-427, S-408, W-0, MESJAZ: kovsh 1263, chas H-17, D-14, S-13, W-0. 2015/11/02 Где:
10/70-001 — тип и бортовой номер экскаватора (ЭШ-10/70 № 1).
SMENA: kovsh 605, min 604, H-520, D-427, S-408, W-0 - за смену выполнено 605 циклов погрузки-выгрузки ковша, экскаватор находился в работе 605 мин, наработка за смену приводом «подъема» составила 520 мин, приводом «тяги» — 427 мин, приводом «поворота» — 408 мин, приводом «шагания» — 0 мин.
MESJAZ: kovsh 1263, chas H-17, D-14, S-13, W-3 — с начала месяца выгружено 1263 ковша, наработка привода «подъем» составила 17 ч, привода «тяги» — 14 ч, привода «поворота» — 13 ч, привода «шагания» — 3 ч.
2015/11/02 — дата отправки сообщения.
Если на момент отправки отчета экскаватор находился без энергоснабжения, то данные в контроллере не обнуляются. При появлении напряжения они суммируются с новыми данными и отправляются по окончании ближайшей смены. В случае возникновения перебоев с сотовой связью, информация о
н-з; и»™
H ü
Рис. 2. Формирование месячных показателей накопительным итогом
месячной наработке экскаватора потеряна не будет. Месячные показатели будут восстановлены с передачей ближайшего сменного отчета, так как они накопительным итогом присутствуют в каждом сменном отчете (рис. 2).
Опыт внедрения и эксплуатации, перспективы
усовершенствования
В настоящее время изготовлено более 20 комплектов АСКУУР, которые установлены на семи разрезах, входящих в зону ответственности АО «СУЭК». Система эксплуатируется на экскаваторах ЭШ-10/70, ЭШ-11/70, ЭШ-15/90, ЭШ-20/90, ЭШ-40/85, а также ЭКГ-10И. Система показала высокую надежность.
Одной из корпоративных ценностей АО «СУЭК» является принцип «безопасность и результативность, результат только в безопасных условиях». С целью повышения безопасности труда при проведении ОГР планируется ввести в систему новую функцию — защиту стрелы экскаватора от переподъема, перетяга и от опасных приближений ковша в растяжке. В настоящее время хорошие системы защиты стрелы выпускаются российскими производителями ОАО «Электросила», ООО «Объединенная Энергия». Эти системы отличаются высокой надежностью, простотой настройки защит после замены или выравнивания канатов, а также высокой точностью измерения длин канатов и положения ковша (точность позиционирования ковша менее 10 см). Однако у этих систем присутствует один недостаток — они интегрированы в состав низковольтных комплектных устройств производителей и отдельным самостоятельным блоком (без НКУ) использоваться не могут. Нами поставлена себе цель — создать универсальную систему защиты стрелы, которая может быть применена на любом типе экскаватора-драглайна, сопрягаться с различными системами управления возбуждением генераторов (магнитные усилители, операционные усилители с тиристорными возбудителями). Действующая модель системы изготовлена, показала свою работоспособность.
Ведется работа по интеграции данных с АСКУУР в автоматическую систему технического учета электроэнергии (АСТУЭ) предприятия, архивирования данных на сервере предприятия.
КОРОТКО ОБ АВТОРE
Васин Владимир Валерьевич — заместитель главного инженера
по внедрению новой техники и технологии,
ООО «Назаровское ГМНУ», е-таП: VasinVV@suek.ru.
Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2016. No. 5, pp. 11-16. V.V. Vasin
AUTOMATED SUPERVISORY, REPORTING AND CONTROL SYSTEM (ASRCS) FOR SHOVEL OPERATION: INTRODUCTION AND OPERATION EXPERIENCE, IMPROVEMENT PROSPECTS
The article informs on development and introduction of automated supervisory, reporting and control system (ASRCS) for shovel operation as well as on the key operating principles and functional capabilities of the system. The system efficiency has been proved by the outcome of the system introduction and operation in more than 20 shovels at SUEK. Trends of development and improvement in the functional capabilities of ASRCS are described.
Key words: electric drive of shovel, automation, bucket loading-unloading cycle, programmable logical controller, shift report, bucket over-raise, elongation mode, boom protection.
AUTHOR
Vasin V.V., Deputy Chief Engineer
for New Technology and Equipment Introduction,
Nazarovskoe Mining Equipment Assembly and Setting-Up Department,
662202, Nazarovo, Russia, e-mail: VasinVV@suek.ru.
ОТДЕЛЬНЫЕ СТАТЬИ
ГОРНОГО ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКОГО БЮЛЛЕТЕНЯ (СПЕЦИАЛЬНЫЙ ВЫПУСК)
ИНФОРМАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ Монастырев Николай Николаевич — студент, e-mail: fajerhok@mail.ru, МГИ НИТУ «МИСиС».
Рассмотрены некоторые особенности информационного моделирования как нового направления в проектировании и строительстве. Обозначены основные задачи, которые необходимо решить для создания информационной модели шахты.
Ключевые слова: информационная модель, информация, параметризация, интеллектуальные системы автоматизации, автоматизация, математическая модель, подмодель.
INFORMATIONAL MODELLING OF MINING ENTERPRISES
Monastyrev N.N., Student, e-mail: fajerhok@mail.ru,
Mining Institute, National University of Science and Technology «MISiS»,
119049, Moscow, Russia.
Some peculiarities of information modeling as a new direction in design and construction. There are defined the key challenges that need to be addressed to create information model of the mine.
Key words: information model, information, parameterization, intelligent automation systems, automation, mathematical model, sub model.
UDC 65.011.056: 621.879
