摘要：本文應用PLC工業現場總線技術、Internet網絡傳輸技術和密鑰安全通訊技術，通過賽遠自動化的工業遠程安全通訊係統SY-RSCM
，將jiang分fen布bu在zai全quan國guo各ge地di的de礦kuang井jing提ti升sheng機ji和he設she備bei製zhi造zao商shang的de技ji術shu總zong部bu，連lian接jie為wei統tong一yi的de全quan球qiu工gong業ye遠yuan程cheng保bao障zhang中zhong心xin網wang絡luo，實shi現xian了le礦kuang井jing提ti升sheng機ji的de全quan生sheng命ming周zhou期qi的de管guan理li
，包bao括kuo安an裝zhuang
、預警、調試

、維護、升級全過程的精確控製、智能診斷、shishijiankongheshengchandegaoxiaoguanli。benwentongguokuangjingtishengshebeidexingyezhuangkuang，yuanchengzhenduanheyujingdexuqiufenxi，yuanchenganquantongxunxitongderuanjianheyingjiansheji
，jieshaolesaiyuandegongyeyuanchengtongxunxitongshixianzhinenghuakuangjingtishengshebeideyuanchengjiankongdezhenggeguocheng。

 

關鍵詞：工業PLC遠程通訊   遠程診斷和維護 礦井提升機

 

   礦kuang井jing提ti升sheng機ji是shi一yi種zhong安an裝zhuang在zai地di麵mian，借jie助zhu於yu鋼gang絲si繩sheng帶dai動dong提ti升sheng容rong器qi沿yan井jing筒tong或huo斜xie坡po道dao運yun行xing的de提ti升sheng機ji械xie，是shi各ge種zhong礦kuang山shan生sheng產chan過guo程cheng中zhong的de大da型xing關guan鍵jian設she備bei
，其qi任ren務wu是shi用yong於yu升sheng降jiang人ren員yuan和he設she備bei、提(ti)升(sheng)礦(kuang)石(shi)以(yi)及(ji)下(xia)放(fang)材(cai)料(liao)等(deng)。礦(kuang)井(jing)提(ti)升(sheng)機(ji)的(de)工(gong)作(zuo)特(te)點(dian)是(shi)在(zai)一(yi)定(ding)的(de)距(ju)離(li)內(nei)，以(yi)較(jiao)高(gao)的(de)速(su)度(du)往(wang)複(fu)運(yun)行(xing)，完(wan)成(cheng)提(ti)升(sheng)或(huo)下(xia)放(fang)任(ren)務(wu)。因(yin)此(ci)，礦(kuang)山(shan)提(ti)升(sheng)設(she)備(bei)應(ying)具(ju)有(you)良(liang)好(hao)的(de)機(ji)械(xie)特(te)性(xing)、先進的控製設備

、實(shi)時(shi)的(de)遠(yuan)程(cheng)診(zhen)斷(duan)係(xi)統(tong)和(he)完(wan)善(shan)的(de)保(bao)護(hu)裝(zhuang)置(zhi)。它(ta)的(de)性(xing)能(neng)和(he)安(an)全(quan)性(xing)直(zhi)接(jie)關(guan)係(xi)到(dao)礦(kuang)工(gong)的(de)生(sheng)命(ming)安(an)全(quan)，工(gong)作(zuo)過(guo)程(cheng)中(zhong)一(yi)旦(dan)發(fa)生(sheng)機(ji)械(xie)或(huo)電(dian)氣(qi)故(gu)障(zhang)，損(sun)害(hai)設(she)備(bei)，影(ying)響(xiang)生(sheng)產(chan)

，嚴(yan)重(zhong)地(di)威(wei)脅(xie)礦(kuang)井(jing)的(de)安(an)全(quan)，甚(shen)至(zhi)造(zao)成(cheng)人(ren)身(shen)傷(shang)亡(wang)事(shi)故(gu)。雖(sui)然(ran)礦(kuang)井(jing)提(ti)升(sheng)機(ji)本(ben)身(shen)有(you)一(yi)些(xie)保(bao)護(hu)措(cuo)施(shi)，但(dan)由(you)於(yu)采(cai)礦(kuang)作(zuo)業(ye)的(de)複(fu)雜(za)性(xing)，環(huan)境(jing)的(de)惡(e)劣(lie)性(xing)和(he)設(she)備(bei)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)，致(zhi)使(shi)礦(kuang)井(jing)生(sheng)產(chan)中(zhong)仍(reng)有(you) 不少由於提升係統造成的重大人員傷亡和設備損壞事故的發生
，因此，礦井提升機素有“礦山咽喉”之稱。隨著工業控製、機械設計、智能化網絡的進步，智能化礦井的建設和對人生命的重視
，人們對礦井提升機的生命周期管理、設備預警、安全可靠性、實時的遠程診斷和維護提出了更高的要求。

   上世紀60年代至90年代，采用“異步電動機+轉子串電阻加速十高壓接觸器換向+動力製動減速+繼電器控製”的控製方式交流單繩纏繞式成為主流的礦井提升設備的電控係統，從80年代開始
，發電機-電動機機組傳動方式改為直流電動機由直流發電機供電，直流發電機由三相同步電動機拖動

，晶閘管變流器模擬電控係統：控製保護部分基本上都采用模擬係統。

   近年來，交流提升機電控係統通過交交變頻調速係統 ，全數字直流傳動，低壓變頻調速
，高壓變頻調速係統，加上PLC安全工藝控製的使用越來越多

，甚至通過兩套PLC構成安全回路雙線製，通過現場總線技術
，數字化、模塊化設計成為了主流設計係統。

xiayibu，jiaozhijiaobianpinchuandongtiaosuxitongjiangyuelaiyueduodebeiyingyongdaoxinxingdekuangjingtishengshebeishang，qicaiyongwanquanxiangtongdezhengliujinibiangonglvjiegou

，wangcegonglvyinshujibenwei1，諧(xie)波(bo)很(hen)小(xiao)，電(dian)機(ji)側(ce)電(dian)流(liu)波(bo)形(xing)接(jie)近(jin)正(zheng)弦(xian)波(bo)。在(zai)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)中(zhong)，不(bu)僅(jin)僅(jin)是(shi)控(kong)製(zhi)的(de)節(jie)能(neng)和(he)平(ping)穩(wen)性(xing)
，在(zai)安(an)全(quan)性(xing)方(fang)麵(mian)
，通(tong)過(guo)完(wan)善(shan)監(jian)測(ce)保(bao)護(hu)手(shou)段(duan)，也(ye)會(hui)提(ti)升(sheng)可(ke)靠(kao)性(xing)。後(hou)備(bei)綜(zong)合(he)保(bao)護(hu)係(xi)統(tong)已(yi)經(jing)成(cheng)為(wei)必(bi)備(bei)的(de)係(xi)統(tong)
，通(tong)過(guo)安(an)裝(zhuang)工(gong)業(ye)攝(she)像(xiang)頭(tou)進(jin)行(xing)實(shi)時(shi)監(jian)控(kong)


，通(tong)過(guo)增(zeng)加(jia)傳(chuan)感(gan)器(qi)檢(jian)測(ce)遊(you)動(dong)滾(gun)筒(tong)動(dong)作(zuo)情(qing)況(kuang)，實(shi)現(xian)全(quan)自(zi)動(dong)化(hua)運(yun)行(xing)，遠(yuan)程(cheng)監(jian)控(kong)，將(jiang)信(xin)息(xi)進(jin)行(xing)實(shi)時(shi)的(de)和(he)本(ben)地(di)中(zhong)控(kong)、遠程控製室進行雙向通訊，實現智能化、數字化的礦井監控係統。

   礦井提升機按照提升的原理不同，可分為“纏繞式提升機(mine drum winder)”和“摩擦式提升機(mine friction winder)”兩種。

礦井提升設備的主要組成部分是：提升容器
、提升鋼絲繩、提升機及拖動控製係統、井架
、天倫及裝載設備等。由於提升容器及提升機的結構和原理不同
，礦井提升設備可構成不同提升係統，常見的提升係統有：主井箕鬥提升係統、副井箕鬥提升係統、多繩摩擦提升係統、斜井串車提升係統、斜井箕鬥提升係統。

   礦井提升機的係統並非隻是上麵所提到的提升機部分，還包括潤滑係統、機械傳動係統、觀測和操縱係統、拖動控製和自動保護係統、製動係統、遠程安全監控係統、遠程診斷係統等。

1）潤滑係統：再提升機運行過程中不間斷的給軸承以及齒輪齧合麵壓送潤滑油
，保證軸承和齒輪的正常工作。

2）機械轉動係統：由減速器和連軸承器組成。減速器用來減速並傳遞動力；聯軸器用來連接提升機的旋轉部分
，並向其傳遞動力。

3）觀測與操縱係統：包括操作台、深度指示器等裝置。其中深度指示器可以顯示提升容器的所處的深度位置。

4）拖動控製和自動保護係統：包括主拖動電機和微拖動電機
、電器控製係統以及由PLC控製的保護係統。

5）製動係統：一(yi)般(ban)都(dou)是(shi)液(ye)壓(ya)製(zhi)動(dong)係(xi)統(tong)，包(bao)括(kuo)製(zhi)動(dong)器(qi)和(he)液(ye)壓(ya)傳(chuan)動(dong)裝(zhuang)置(zhi)兩(liang)部(bu)分(fen)。製(zhi)動(dong)係(xi)統(tong)的(de)功(gong)能(neng)就(jiu)是(shi)使(shi)提(ti)升(sheng)機(ji)卷(juan)筒(tong)刹(sha)車(che)，停(ting)止(zhi)提(ti)升(sheng)機(ji)的(de)運(yun)行(xing)，它(ta)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)直(zhi)接(jie)關(guan)係(xi)到(dao)提(ti)升(sheng)機(ji)的(de)安(an)全(quan)運(yun)行(xing)。製(zhi)動(dong)係(xi)統(tong)不(bu)但(dan)需(xu)要(yao)提(ti)升(sheng)機(ji)停(ting)車(che)時(shi)牢(lao)固(gu)的(de)閘(zha)住(zhu)提(ti)升(sheng)機(ji)卷(juan)筒(tong)，還(hai)需(xu)要(yao)參(can)與(yu)提(ti)升(sheng)機(ji)的(de)速(su)度(du)控(kong)製(zhi)，保(bao)持(chi)提(ti)升(sheng)運(yun)行(xing)的(de)速(su)度(du)不(bu)偏(pian)離(li)預(yu)設(she)的(de)數(shu)值(zhi)，同(tong)時(shi)在(zai)雙(shuang)滾(gun)筒(tong)提(ti)升(sheng)機(ji)中(zhong)，製(zhi)動(dong)係(xi)統(tong)還(hai)被(bei)用(yong)來(lai)調(tiao)節(jie)鋼(gang)絲(si)繩(sheng)的(de)長(chang)度(du)。

6）遠程安全監控係統：通tong過guo采cai集ji提ti升sheng機ji控kong製zhi器qi的de數shu據ju
，實shi時shi進jin行xing遠yuan程cheng動dong態tai顯xian示shi和he存cun儲chu
，可ke以yi還hai原yuan曆li史shi數shu據ju
，追zhui溯su各ge種zhong故gu障zhang分fen析xi和he彙hui總zong記ji錄lu

，也ye可ke以yi結jie合he礦kuang井jing生sheng產chan的de經jing驗yan，進jin行xing智zhi能neng化hua分fen析xi和he判pan斷duan
，對dui礦kuang井jing生sheng產chan數shu字zi化hua有you著zhe相xiang當dang重zhong要yao的de功gong能neng。

7）遠程診斷係統：通過和控製器等的遠程實時連接
，對於故障發生時，從設備製造商發起的實時診斷顯得十分的重要
，該係統支持。

   目前，在國產礦井提升機控製係統中

，PLC主要用於處理開關量，以替代老式提升機控製係統中眾多的繼電器

、接觸器、複雜的連線以及信號顯示係統
，而涉及到提升機安全運行的製動係統中的模擬量和自動調節過程，大多還是通過用半導體器件、運算放大器等可調閘和可控矽動力製動的普通電子模式來處理。使用過程中經常會出現零點漂移、電子元件損壞，並且存在維修及重新調試難、可靠性差等缺點，因而使提升機電控係統的可靠性降低。

現場的信號和控製係統結合成一體，實現礦井提升設備的係統化、智能化。

   遠程安全通訊係統，針對現場礦井提升設備，為了達到工程師在遠程運行保障中心即可實現到現場的程序實時在線診斷

、實時觀察現場動作
、曆史數據實時積累和分析、通過采集的信息進行預警分析等多方麵的需求，係統拓撲圖設計如下：

現場的提升機設備，可以通過有線寬帶或者WIFI無線係統連接到internet網絡，也可以是單獨通過電信或者聯通的3G網絡，通過無線上網的方式，連接到遠程的運行保障中心。

中大型的運行保障中心的配置舉例如下：

現場端如果是通過3G上網，連接的是具有Profinet的西門子的S7-300和Simotion的伺服傳動係統
，則需要配置如下：

 

序號	內容	型號	數量
1	遠程安全通訊模塊	SY-RSCM300	1
2	3G移動通訊設備	SY-3G	1
3	攝像頭	SY-CMR	1

 

   該配置，對於提升機可以同時連接1000台進行實時在線診斷、預警、維護
、升級等工作，最大化的節省每一次故障或者調試需要團隊去現場的大量成本，實現信息化、智能化、網絡化，實現數據存儲由遠端中央服務器執行的雲計算化，將傳統的工控和IT互聯網真正進行工業化和信息化的完美融合。

   ruanjianshejishikuangjingtishengjiyuanchenganquanjiankongxitongdelingyigezhongyaozuchengbufen，shikongzhicelvehefangfayingyongdezaiti
，xitongyunxinghexingnengdeyouliezhuyaoqujueyuruanjianshejideyingyong。

   在該安全通訊係統中，SY-RSCM的軟硬件設計，實現了工業協議進行解析、加密和路由、交換、防火牆等功能，通過公網傳輸的時候

，賽遠的專用S-Link協議，是專用於傳輸工業數據的一個穩定
、安全的私鑰協議。在運行保障中心
，通過SY-RSCM進行核對和驗證，再進行準確的安全的解包，傳遞給目標對象。

   在運行保障中心，對於現場的設備實現數據采集、控製
，數據曆史存儲，曆史曲線等常規的組態軟件功能之外，還應該有一套製造執行係統MES，連接工業數據進行分析之後

，要傳輸給製造商的企業資源管理係統ERP，進行數據對接，並未完成數據的係統分析，如預警等功能。該MES軟件通常由製造商提出具體需求，再進行具體的分析，進行定製化的服務。

   通過該係統，實現的是針對提升機設備的全生命周期的遠程管理：安裝
、預警、調試、故障診斷、升級。

   賽遠的工業遠程安全通訊，完全是自主創新的通訊係統，不同於市麵上的MODEM撥號、GPRS等低速連接係統，不同於現場需要電腦進行遠程桌麵的方式，不同於固定IP查找對方的方式，具有如下顯著的特點：

·        工程師實時分鍾級的響應，實時運行保障；

·       全球internet覆蓋支持
，支持ADSL，VDSL，3G等方式；

·       支持各種工業以太網協議，如Profinet，Ethercat，Ethernet/IP，MODBUS TCP；

·       現場視頻和工業數據一起傳輸；

·       PLC程序級控製，數據OPC采集；

·       數據實時雙向傳輸；

·       架設和配置簡單，高效
；

·       最新的賽遠專利安全通訊技術
，數據安全和穩定；

·      兩端均不需要固定IP，數據直接點對點連接，無需經過第三方服務器。

   由於需要在公共的internet網絡上傳輸工業協議
，針對原有的工業協議，需要進行協議解析，並在公共網絡上進行充分的加密
，才可以完成安全的傳輸。

賽遠在公共的網絡上采用的是S-link協議
，它綜合了密碼技術和協議安全機製，在IPV4和IPV6環境中，為網絡層流量提供驗證頭（AH）和封裝安全載荷（ESP）兩種安全服務。AH提供數據完整性和數據認證，ESP提供數據的保密性和加密。AH和ESP的數據封裝格式見下圖。

   S-link傳輸協議下的AH、ESP數據封裝格式

通過S-link協議，支持了工業現場總線中的Profinet、Ethernet/IP
、MODBUS TCP等協議，可以連接西門子、羅克韋爾
、施耐德
、歐姆龍

、三菱等品牌的控製係統和傳動係統，實現這些協議在互聯網上的安全
、穩定的傳輸。

   基於PLC、上位機、變(bian)頻(pin)器(qi)等(deng)設(she)備(bei)組(zu)成(cheng)的(de)礦(kuang)井(jing)提(ti)升(sheng)設(she)備(bei)的(de)控(kong)製(zhi)和(he)傳(chuan)動(dong)工(gong)業(ye)網(wang)絡(luo)係(xi)統(tong)，很(hen)好(hao)的(de)滿(man)足(zu)了(le)礦(kuang)井(jing)提(ti)升(sheng)機(ji)的(de)整(zheng)體(ti)聯(lian)動(dong)和(he)智(zhi)能(neng)化(hua)的(de)需(xu)求(qiu)。通(tong)過(guo)賽(sai)遠(yuan)的(de)具(ju)有(you)最(zui)新(xin)專(zhuan)利(li)工(gong)業(ye)安(an)全(quan)通(tong)訊(xun)技(ji)術(shu)的(de)工(gong)業(ye)遠(yuan)程(cheng)係(xi)統(tong)
，國(guo)內(nei)領(ling)先(xian)的(de)礦(kuang)井(jing)提(ti)升(sheng)機(ji)製(zhi)造(zao)商(shang)，已(yi)經(jing)實(shi)現(xian)了(le)礦(kuang)井(jing)提(ti)升(sheng)機(ji)的(de)遠(yuan)程(cheng)采(cai)集(ji)與(yu)集(ji)中(zhong)監(jian)控(kong)功(gong)能(neng)，大(da)大(da)降(jiang)低(di)了(le)安(an)裝(zhuang)


、調試、維護、預警成本
，並通過該係統建立了礦井提升機設備的全生命周期管理係統
，在21世紀
，從過去的製造產生利潤，轉型為設計和服務產生利潤，是一個信息化、智能化

、網絡化、雲計算化帶來的巨大轉變
，目前該係統隨著礦井提升機的配套，在國內外均運行效果良好。