Aktuální vydání

celé číslo

03

2024

Automatizační technika v energetice a teplárenství, úspory energie

Snímače teploty

celé číslo

Internetová technika k řízení dálkové pásové dopravy v povrchových dolech

číslo 12/2005

Internetová technika k řízení dálkové pásové dopravy v povrchových dolech

Řídicí systémy od společnosti ZAT a. s., zavedeného českého dodavatele prostředků pro automatizaci průmyslových procesů, nacházejí uplatnění i v nejnáročnějších provozech, mezi které patří povrchové doly.

Komunikace při řízení dálkové pásové dopravy

Pro přepravu obrovských objemů těžených hmot se v povrchových dolech zpravidla používá pásová doprava. Dopravní linka délky až desítky kilometrů je rozdělena na sekce s délkou od 600 do 2 000 m. Každá sekce je obsluhována samostatnou poháněcí stanicí, jejíž součástí je i řídicí systém. Celá dopravní linka je sledována a ovládána z centrálního velínu. Řídicí systémy v jednotlivých poháněcích stanicích proto musí být s centrálním řídicím systémem propojeny komunikačním kanálem. Ve specifických podmínkách povrchového dolu nelze použít moderní komunikační média jako např. optická vlákna, koaxiální kabely nebo rádiové spojení. V praxi v úvahu připadá pouze telefonní kabel natažený podél dopravní linky.

Obr. 1.

Obr. 1. Modem Patton 2168 (foto Patton)

V minulosti firma ZAT používala k propojení jednotlivých poháněcích stanic modemy s fázovou modulací (FSK) od firmy Siemens. Přenosovým protokolem byl Profibus-FMS. Jelikož přenos byl velmi pomalý, byly reálné doby odezev v centrálním velínu řádově sekundy. Proto byly hledány alternativní prostředky, které by zajistily komunikaci na vyšší úrovni. Podmínkou bylo jako komunikační médium zachovat telefonní vedení. Zvolena byla technika internetu, jejíž bouřlivý rozvoj v poslední době a postupné rozšiřování do oboru průmyslové automatizace signalizují slibnou perspektivu tohoto způsobu komunikace i do budoucna.

Modemy pro xDSL

Klasický Ethernet 10 Base-T i Ethernet 100 Base-T (tzv. vysokorychlostní) ovšem vyžadují kvalitní přenosové médium při dosahu komunikace v jednom segmentu do 100 m. Existují však metody xDSL (Digital Subscriber Line), které umožňují přenášet až 26 Mb·s–1 po telefonním vedení. Používají se přitom rozličné modulační techniky jako QTM (Quadrature Amplitude Modulation), DTM (Discrete Multitone), PC-PAM (Tellis-Coded Pulse Amplitude Modulation) apod. Výběr modemů pro xDSL je poměrně široký, avšak jsou většinou nabízeny v kancelářském provedení, a nikoli v provedení vhodném pro provozní podmínky běžné v průmyslu. Proto byly posuzovány výrobky jen několika málo firem (RADirect, Cisco Systems, Patton, Telindus a MRV Communications). Pro zkoušky byly dodavatelskými firmami zapůjčeny modemy Patton 2168 a Telindus 1421.

Obr. 2.

Obr. 2. Modem Telindus 1421 (foto Telindus)

Modem Patton 2168
Modem Patton 2168 (obr. 1) je rozšiřující modul typu VDSL pro Ethernet. Vyznačuje se nastavitelnou rychlostí přenosu a umožňuje využít současnou infrastrukturu metalických vedení pro přenos vysokorychlostního Ethernetu rychlostí až 16,67 Mb·s–1 při dosahu až 1,8 km. Extender používá QTM a podporuje symetrický i nesymetrický provoz. Rychlost přenosu i provozní režim se nastavují vestavěnými přepínači typu DIP. Daný modem byl vybrán proto, že se jako jeden z mála vyrábí v zásuvném provedení do vany. Jeho moduly jsou vyráběny v provedení local a remote a tyto dvojice musí být párovány.

Modem Telindus 1421
Modem Telindus 1421 (obr. 2) je profesionální směrovač (router) s vestavěným linkovým rozhraním SHDSL. Umožňuje symetrický plně duplexní provoz až do přenosové rychlosti 2,3 Mb·s–1 (při použití vedení se dvěma páry vodičů až do 4,6 Mb·s–1). Nastavuje se programově prostřednictvím sériové linky. Lze nastavit režim bridge, vhodný pro uvažované použití. Prostřednictvím sériové linky lze také zjistit aktuální stav modemu a linky. Přenosová rychlost se nastavuje automaticky podle stavu přenosového vedení. Modem Telindus 1421 používá metodu modulace PC-PAM.

Obr. 3.

Obr. 3. Konfigurace zařízení při zkouškách modemů Patton 2168 a Telindus 1421

Způsob a výsledky zkoušek modemů

Oba modemy byly zkoušeny v reálném provozu na úsecích mezi velínem a poháněcí stanicí PD 150 a mezi dvěma poháněcími stanicemi (PD 150 a PD 151) na dole Bílina společnosti Severočeské doly a. s. Jako komunikační vedení mezi stanicemi byl použit kabel MP54 (Kablo Děčín). Použitou konfiguraci zařízení ukazuje obr. 3.

Modem Patton 2168 byl nejprve zkoušen s výchozím (default) nastavením (symetrický provoz 12,5 Mb·s–1). V tomto módu modemy pracovaly bezchybně na úseku mezi stanicemi PD 150 a PD 151 (500 m). Na úseku mezi velínem a stanicí PD 150 (1,3 km) se spojení nepodařilo navázat. Po přestavení modemu do nesymetrického pracovního režimu 16,67/2,34 Mb·s–1 probíhala komunikace bezchybně v obou úsecích.

V případě modemu Telindus 1421 bylo na úseku mezi stanicemi PD 150 a PD 151 použito čtyřvodičové propojení modemů a v druhém kroku byla zkoušena dvouvodičová verze mezi stanicí PD 151 a velínem (vzdálenost 1,3 km). V obou případech probíhala komunikace plnou rychlostí 2,3 Mb·s–1 bez chyb.

Obr. 4.

Obr. 4. Komunikační zařízení CME10/20 (foto ZAT)

Dále byly oba modemy zkoušeny v laboratoři při použití kabelu Westinghouse 404A997 H01 s jádrem o průměru 1 mm. Modem Patton 2168 byl schopen komunikovat po tomto vedení ve všech asymetrických režimech do vzdálenosti 1,3 km a modem Telindus 1421 bez problému komunikoval na vzdálenost 2,3 km (delší vedení nebylo k dispozici).

Při porovnání samotné funkce obou přístrojů se jako vhodnější jeví modem Telindus 1421. Modem Patton je sice schopen komunikovat v jednom směru rychleji (to se ale v daném případě nevyužije), celkově ale na kratší vzdálenost. V budoucnu se může také ukázat jako výhodná schopnost modemu Telindus 1412 pracovat v režimu přepínání sítí, kterou modem Patton 2168 nemá. Výhodná je také vnitřní diagnostika vedení a stavu modemu přístupná přes sériový port. Naproti tomu však mechanické provedení modemu Telindus 1421 neodpovídá požadavkům kladeným na zařízení určená pro provoz v průmyslovém prostředí. Nicméně klady převážily a za základ realizovaného řešení byl vzat modem Telindus 1421.

Obr. 5.

Obr. 5. Bloková struktura komunikačního zařízení CME20

Realizované komunikační zařízení

Jako nejvhodnější řešení komunikačního modemu pro poháněcí stanice pásové dopravy je společností ZAT realizováno zařízení s označením CME10, popř. CME20 (obr. 4). Umístěním komponent do nízké 19" vany o rozměrech 480 × 220 × 43 mm (š × h × v) a jejich odpovídajícím propojením vznikl mechanický celek, který lze snadno instalovat v již existujících skříních automatů poháněcích stanic na stojany pro vany řídicího systému. Zařízení s označením CME10 nebo CME20 (model CME10 je varianta s jedním modemem určená pro koncové stanice) lze připojit na linkové vedení tvořené klasickým telefonním kabelem. Disponují třemi rozhraními Ethernet 10 Base-T nebo 100 Base-T pro připojení ovládaných zařízení a napájejí se z rozvodu napětí 24 V DC (obr. 5).

Topologie řídicí sítě

Na obr. 6 je znázorněna lineární topologie sítě, kterou lze vytvořit s použitím zařízení CME20 a CME10. Linkový spoj mezi jednotlivými uzly tvoří dva páry telefonního vedení, přičemž modemy na jedné lince musí být párovány (central – remote). Je ověřeno, že takto lze propojit až dvacet komunikačních zařízení CME10 a CME20.

Obr. 6.

Obr. 6. Příklad sítě vytvořené s použitím zařízení CME20 a CME10

Realizované projekty řízení pásové dopravy

S popsaným zařízením byly společností ZAT úspěšně realizovány tyto projekty:

  • řídicí systém pěti pásových dopravníků šíře 2 250 mm (Bulharsko, Trojanovo),

  • ukládání uhlí TS Drtírna (Sokolovská uhelná, a. s., Sokolov),

  • řídicí a monitorovací systém ZAT DV pro PD 251 a modernizace řídicího systému pro PD 252, PD 253 a SV 316 (Mostecká uhelná, a. s., Most),

  • řídicí systém pro PD 211, PD 212, PD 214, PD 215 a VH 210 včetně ovládání z dispečinku na úseku skrývka S2 (Mostecká uhelná, a. s., Most).

Při uvádění do provozu se nevyskytly žádné významnější problémy a ohlasy z provozu jsou pozitivní.

Dobře nastavená komunikace v pracovním procesu zvyšuje kvalitu technologického zařízení a tím i spokojenost jeho provozovatelů – uživatelů řídicího systému.

(ZAT a. s.)

ZAT a. s.
K Podlesí 541
261 80 Příbram VI
tel.: 318 652 111
fax: 318 627 471
e-mail: zat@zat.cz
http://www.zat.cz