1、煤礦自動化集成系統(tǒng)目標(biāo)及方案    新汶礦業(yè)集團(tuán)公司華豐煤礦 王才摘要：自動化系統(tǒng)平合與各類子系統(tǒng)如安全監(jiān)控系統(tǒng)、工業(yè)電視系統(tǒng)、提升控制系統(tǒng)、選煤廠集控系統(tǒng)、礦井電力監(jiān)控系統(tǒng)、水泵控制系統(tǒng)、主扇監(jiān)控系統(tǒng)、壓風(fēng)機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)等組成監(jiān)控網(wǎng)，管控中心為監(jiān)控網(wǎng)的服務(wù)器，并將各子系統(tǒng)的信息進(jìn)行綜合后處理。關(guān)鍵詞：自動化集成系統(tǒng) 功能要求 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)華豐煤礦自動化系統(tǒng)原有安全監(jiān)測系統(tǒng)、-450及-750中央泵房排水監(jiān)控系統(tǒng)、工業(yè)電視系統(tǒng)、礦井地面供電及-450、-750中央配電所自動化監(jiān)控系統(tǒng)、主運(yùn)自動化監(jiān)控系統(tǒng)、大巷信集閉系統(tǒng)。1 確定自動化集成系統(tǒng)目標(biāo)及方案1.1設(shè)

2、計目標(biāo)對井下各控制子系統(tǒng)發(fā)布控制命令，并能監(jiān)視各子系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)以及生產(chǎn)和安全參數(shù);井上與集團(tuán)公司廣域網(wǎng)相連，實現(xiàn)華豐礦與公司之間信息的及時交換。建立一個生產(chǎn)調(diào)度中心集中控制和監(jiān)視，井下各系統(tǒng)的控制實現(xiàn)無人值守，僅有巡檢工進(jìn)行巡視和維護(hù)，巡檢工可以就地緊停現(xiàn)場設(shè)備，根據(jù)現(xiàn)場情況向地面調(diào)度中心匯報需要起停哪些設(shè)備，但設(shè)備的起停是由調(diào)度員根據(jù)總體情況來確定和操作，實現(xiàn)全礦管控一體化。能夠把井下的光纖攝像儀通過工業(yè)以太網(wǎng)傳輸?shù)骄险{(diào)度中心，整合傳輸通道。系統(tǒng)隨著礦井建設(shè)整體規(guī)劃分步實施，并能隨著技術(shù)的發(fā)展方便升級。1.2系統(tǒng)功能要求自動化系統(tǒng)平臺與各類子系統(tǒng)如安全監(jiān)控系統(tǒng)、工業(yè)電視系統(tǒng)、提升控

3、制系統(tǒng)、選煤廠集控系統(tǒng)、礦井電力監(jiān)控系統(tǒng)、水泵控制系統(tǒng)、主扇監(jiān)控系統(tǒng)、壓風(fēng)機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)等組成監(jiān)控網(wǎng)，管控中心為監(jiān)控網(wǎng)的服務(wù)器，并將各子系統(tǒng)的信息進(jìn)行綜合后處理。管控中心負(fù)責(zé)將實時、歷史及綜合分析后的信息提供給信息系統(tǒng)中的客戶，并接受客戶對各子系統(tǒng)的操作請求。具體功能要求如下：(1)在物理上和邏輯上都要考慮到網(wǎng)絡(luò)信道的冗余，確保網(wǎng)絡(luò)的安全。(2)當(dāng)系統(tǒng)某一子系統(tǒng)的通訊或元器件出現(xiàn)故障時，不能影響其它子系統(tǒng)的通訊和整個網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能。(3)對系統(tǒng)井下部分和網(wǎng)絡(luò)部件要充分考慮防爆、防塵、抗高溫潮濕和電磁干擾的要求。地面系統(tǒng)充分考慮防雷和抗電磁干擾的設(shè)置。(4)系統(tǒng)在調(diào)度中心能及時、準(zhǔn)確地采集各個子系

4、統(tǒng)的生產(chǎn)工況、生產(chǎn)和安全參數(shù)，并以畫面和圖表的形式表現(xiàn)出來，同時可以根據(jù)生產(chǎn)和調(diào)度的要求起、停現(xiàn)場的設(shè)備。(5)充分考慮先進(jìn)性、實用性和兼容性，做到擴(kuò)展容易，升級方便，并能做到異構(gòu)子網(wǎng)的互連。(6)實時數(shù)據(jù)顯示：實時顯示各監(jiān)測點(diǎn)的當(dāng)前狀態(tài)或數(shù)值。可分類顯示或全部顯示。(7)當(dāng)設(shè)備故障或模擬量超限時，監(jiān)控子系統(tǒng)與自動化平臺同步顯示故障設(shè)備名稱、報警測點(diǎn)名稱及數(shù)值，并將故障信息和報警信息存人數(shù)據(jù)庫，供以后統(tǒng)計分析。(8)在服務(wù)器中建立綜合歷史數(shù)據(jù)庫，定時將監(jiān)測數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫，為今后的統(tǒng)計分析提供參考。(9)充分考慮系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的安全性。系統(tǒng)應(yīng)具有較強(qiáng)的身份認(rèn)證機(jī)制、完善全面的日志、數(shù)據(jù)備份和病毒防護(hù)

5、功能。人機(jī)界面友好，操作簡單，維護(hù)方便。1.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1)環(huán)網(wǎng)冗余技術(shù)。設(shè)計方案采用了環(huán)網(wǎng)冗余技術(shù)，提供了礦井自動化系統(tǒng)的可靠性。在物理上和邏輯上考慮到傳輸信道、管控服務(wù)器、調(diào)度主機(jī)、供電電源的冗余，確保傳輸通路、數(shù)據(jù)服務(wù)、監(jiān)控工作站、供電電源的安全可靠。網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)采用工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，有雙電源冗余輸人。(2)異構(gòu)系統(tǒng)的互聯(lián)互通。設(shè)計方案分別在網(wǎng)絡(luò)級和串口級提供了多種符合國際主流標(biāo)準(zhǔn)的接口方式，便于各種子系統(tǒng)的接人，實現(xiàn)最大限度的信息共享奮它能夠集成不同廠家的硬件設(shè)備和軟件產(chǎn)品，實現(xiàn)各系統(tǒng)間互操作，并將各系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成。(3)先進(jìn)的體系結(jié)構(gòu)。設(shè)計方案采用B/S模式設(shè)計三層網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，便于

6、及時、準(zhǔn)確地采集各個子系統(tǒng)的工況、生產(chǎn)和安全參數(shù)，方便管理層實時查詢、分析和決策。(4)實時信息數(shù)據(jù)集成。以信息集成平臺為核心，將實時數(shù)據(jù)流在企業(yè)統(tǒng)一信息平臺上集成起來，同時，針對統(tǒng)一信息平臺開發(fā)各種綜合應(yīng)用，形成集成化、網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用。各種圖形、圖像、報表信息都可以通過Web的方式在任何一臺終端統(tǒng)一瀏覽，統(tǒng)一界面。(5)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)倉庫。在集成化的數(shù)據(jù)管理中，數(shù)據(jù)一旦被輸人，整個系統(tǒng)中都可以使用。提高了工程效率，降低了工程的實施難度。(6)集成化的編程組態(tài)。實現(xiàn)了從設(shè)計、編程、硬件組態(tài)、測試到操作診斷和遠(yuǎn)程維護(hù)的全過程組態(tài)應(yīng)用。所有的部件都可以有一個軟件進(jìn)行組態(tài)，采用統(tǒng)一化的用戶圖形界面和面向?qū)ο?/p>

7、的設(shè)計，使用起來輕松自如;采用模塊化的設(shè)計，使用戶根據(jù)需要進(jìn)行選擇;采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，保證了符號和變量在項目中的一致性，便于維護(hù)和提高效率。2 監(jiān)控集成系統(tǒng)的建設(shè)綜合自動化整合系統(tǒng)一期主要整合自動化系統(tǒng)。(1)在傳輸平臺上，采用西門子的工業(yè)光纖以太環(huán)網(wǎng)技術(shù)，敷設(shè)13km礦用阻燃光纜，在井下-750調(diào)度站、-750泵房、-450泵房，井上主運(yùn)車房共設(shè)立四個接人節(jié)點(diǎn)，安裝六臺西門子SCALANCEX-4004兆交換機(jī)與調(diào)度中心構(gòu)成冗余的千兆環(huán)網(wǎng)。(2)洗煤廠通過光端機(jī)連接到主運(yùn)車房的交換機(jī)上，地面供電新站通過光端機(jī)連接到調(diào)度中心的交換機(jī)上。(3)井下-750主運(yùn)PLC通過礦用本安型數(shù)據(jù)光端機(jī)與-7

8、50調(diào)度站交換機(jī)相連，井下-326主運(yùn)PLC通過礦用本安型數(shù)據(jù)光端機(jī)與-450泵房交換機(jī)相連，地面主運(yùn)PLC通過屏蔽網(wǎng)線直接接入西門子交換機(jī)網(wǎng)口上，-450大巷信集閉系統(tǒng)通過礦用本安型數(shù)據(jù)光端機(jī)與-450泵房交換機(jī)相連。(4)主運(yùn)系統(tǒng)已經(jīng)安裝的高頻通過視頻分配器分出后進(jìn)入視頻服務(wù)器轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像后接入交換機(jī)進(jìn)入工業(yè)以太網(wǎng)，新增攝像儀采用礦用防爆型網(wǎng)絡(luò)攝像儀在各地點(diǎn)就近接入交換機(jī)。(5)在軟件集成上，采用西門子先進(jìn)的WinCC組態(tài)軟件，通過一致的軟件界面，實現(xiàn)對各類自動系統(tǒng)的綜合、集中監(jiān)測與監(jiān)控。(6)該系統(tǒng)提供的擴(kuò)展接口，便于將來其它系統(tǒng)的接入和集成。3 社會經(jīng)濟(jì)效益分析(1)經(jīng)濟(jì)效益。節(jié)省了大量傳輸線路和維護(hù)費(fèi)用，今后新上的工業(yè)電視及音頻通訊，無需每個系統(tǒng)、每個攝像儀都要自地面向井下敷設(shè)通訊線路，節(jié)約投資。(2)社會安全效益。提高整合集成的管理效益使礦井各類信息聯(lián)通與共享，各自動化子系統(tǒng)實現(xiàn)統(tǒng)一管控，使信息資源和設(shè)備資源能充分發(fā)揮作用。實現(xiàn)全礦井的數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)調(diào)度、決策指揮的網(wǎng)絡(luò)化、信息化、科學(xué)化，提高礦井勞動效率及現(xiàn)代化管理水平。由于各自動化系統(tǒng)信息共享，WINCC系統(tǒng)開發(fā)