1、計算機應用軟件論文計算機軟件應用論文：綜合自動化系統在耿村煤礦的應用摘要:介紹了綜合自動化系統的組成、工作性能,并以義煤集團耿村煤礦為例闡述了系統的應用情況。實踐證明,通過采用監控監測技術、視頻技術、網絡技術、數字信號傳輸技術、計算機多媒體技術等技術,實現了對煤礦機電運輸裝備的實時監測、監視和遠程集控,保證了設備的安全可靠運轉,取得了一定的經濟效益。關鍵詞:煤礦;綜合自動化系統;遠程監測近幾年來,PLC控制技術、變頻器技術在煤礦機電裝備系統中的普遍使用,為實現機電運輸系統設備的遠程集中控制創造了有利條件。耿村煤礦綜合自動化系統就是在這一背景下應運而生的,系統應用了當今國際、國內先進的監控監測技

2、術、視頻技術、網絡技術、數字信號傳輸技術、計算機多媒體技術等技術,對煤礦井上下膠帶運煤、通風、壓風、排水、提升物料運輸等系統的設備實行遠程監測、指揮和集中控制,使耿村礦的綜合自動化水平大大提高。1系統結構耿村煤礦綜合自動化系統的結構總體上劃分為信息管理、控制與指揮、設備控制3部分。1·1信息管理信息管理部分由Web服務器、數據服務器和個人計算機、工控以太網設備及相關軟件通過基于TCP/IP的Ethernet組成, Ethernet貫穿于全礦的各管理職能部門。核心交換機、地面井下交換機、服務器、操作員總站(工控機12臺)、工程師站(工控機2臺)、千兆防火墻、輸入輸出設備、不間斷電源、打

3、印機等硬件設備安裝在地面指揮控制中心。主要對采集的各類數據信息進行處理,并根據需要發布指揮和控制命令信息。1·2控制與指揮控制與指揮部分由PLC現場控制分站、現場操作員站、遠程I/O分站、就地和中央控制站、信息層和控制層網關設備、控制總線等組成。主干網絡全部采用單模光纖,主要用于實時I/O控制、數據采集和編程下載等。1·3設備控制包括井下膠帶、主斜井強力膠帶、井上煤樓膠帶、井下軌道機車信息集中閉塞、地面壓風機、主要通風機、井下架空人車、斜坡運輸8個監控子系統以及其他子系統(安全監測、工業電視、電力監控、井下人員跟蹤、井下移動通信、辦公自動化等7個子系統)。現場安裝的監控設備

4、有地面SIPLUS控制器、井下KJD21型控制器、控制分站傳感器、攝像儀等,主要用于對設備運行狀態的實時監測和監視各種數據信息的采集、傳輸,并執行指控中心的命令,實現對設備的遠程集中控制。2工作性能2·1遠程控制與3DVR指揮平臺通過12套管控計算機, 16套3D監控站和大屏幕實現全礦機電裝備運行工況的監控與指揮。(1)各個集控子系統的遠程指揮控制軟件能夠融合相關子系統二次傳感信息及內部狀態機模型信息,對子系統的工作流進行遠程判斷及控制。(2)在3DVR實時引擎的支撐下,全景再現核心集控子系統的運行工況,并能通過色彩變化反映各個現場設備的內部診斷狀態。利用自診斷模塊提供的可靠參數驅動

5、3D模型,實時全景顯示子系統的運行狀態及變化趨勢。(3)集成相關設備的工業電視信號。(4)通過中央PLC控制器,實現對膠帶運輸、井下排水、井下斜坡絞車運輸、副井提升、地面通風機和壓風機、電力監控、架空人車等子系統的遠程集中控制。2·2井上/井下雙環1 000Mb/s光纖工業以太網數字信息傳輸通道為工業以太網,主要性能為:(1)主干網絡采用單模光纖傳輸,形成貫通井上下的光纖高速數據傳輸通道,可同時接入不同協議的數據,在數據傳輸平臺中提供以太網和現場總線的傳輸鏈路,實現數據的網絡化傳輸和交換。(2)整個網絡具有自愈能力,并在500 ms內恢復正常的通信,確保網絡穩定可靠運行。2·

6、;3本地單元/設備控制實現本地單元設備的運行控制和基本保護功能,顯示本地控制狀態信息。集中控制的單元設備本地控制器統一具有同步互鎖控制、故障自診斷和運行控制等功能。在遠程控制模式下,本地控制器接受中央控制器的集中調度,在發生通信故障的情況下,能實現自治運行,在故障清除后能夠和中央控制器實現信息同步。3系統特點(1)中央PLC采用2套Siemens S7-400大型PLC組成硬件雙冗余系統,確保在1套PLC系統發生故障的情況下不停機運行。(2)中央PLC和W inCC服務器連接在網絡雙環冗余的光纖環網上,具有極高的網絡連接可靠性。(3)中央W inCC組態服務器硬件上采用雙冗余結構,并在W in

7、CC冗余服務模塊的支持下形成冗余組態服務器,確保出現1臺組態服務器失效時,系統能正常工作。(4)采用中央PLC實現遠程控制的模式能解決病毒攻擊導致的全局失效問題,在核心交換機的支持下,還能較好地克服網絡堵塞攻擊帶來的連接失效問題。4應用實例結合耿村煤礦機電運輸的實際情況共安裝了8個集控子系統。4·1膠帶輸送機集控子系統膠帶輸送機集控子系統分為主斜井強力膠帶、地面煤樓膠帶、東三區膠帶、西二區膠帶4個膠帶監控單元。4·1·1主斜井強力膠帶集控單元主斜井強力膠帶機驅動功率為485 kW,電機為變頻器(ABB)啟動,采用日本三菱Q系列PLC控制。主機房內集控系統安裝了三菱

8、PLC以太網模塊,KJD21集控單元本地控制器,全天候、全方位彩色攝像機,集控單元互鎖、運行控制、二次傳感、故障診斷模塊等硬件設備。4·1·2地面煤樓膠帶集控單元地面煤樓運輸系統共有13條膠帶、2個振動篩。地面煤樓設置1臺S7-300控制器,每條膠帶配置1個ET200遠程終端, 2個手選膠帶和2個振動篩共用1個ET200遠程終端。由S7-300實現二次傳感與融合、協同控制及故障預報,并通過單元協調控制模塊在遠程指揮中心實現聯合控制。現場共裝設自動光圈固定彩色攝像儀12個,用以監視設備的。膠帶輸送機系統分為主斜井強力膠帶、地面煤樓膠帶、東三區膠帶、西二區膠帶4個膠帶監控單元。

9、運行狀況。4·1·3井下膠帶集控單元井下原煤運輸系統共有9部膠帶輸送機,東區5部,西區4部。給煤機共9個,東區4個,西區3個,主井底2個。分為東、西區2個膠帶機集控單元。集控系統安裝KJD21本地控制器10臺,給煤機遠程控制模塊10個,空倉監測開關10個,本安型網絡攝像儀20臺,膠帶集控單元同步互鎖、運行控制、二次傳感模塊各10個。可對膠帶機運行狀況進行監視、實時監測設備運行參數,實現遠程指揮與控制。4·2井下排水集控子系統井下排水系統設備包括井下中央泵房(5臺200D43負壓排水泵)、東三采區泵房(MD155-30負壓排水泵3臺)、西二采區泵房(3臺MD155-

10、30負壓排水泵)3個單元組成。每個泵房安裝操作臺、控制柜和傳感器(包括液位、流量、出水壓力、電機軸溫等)、防爆電動閘閥,本安型網絡攝像儀、集控單元同步互鎖、運行控制、二次傳感模塊,用于監視水泵運行狀況,并運行本地自動控制和遠程控制。4·3井下防爆絞車集控子系統井下防爆絞車有東三進風行人下山軌道2m防爆絞車和西二2-3煤軌道1·6 m防爆絞車。車房內安裝KJD21防爆控制器1臺,就近接入井下工業以太網,采用雙通信模塊和絞車PLC控制器連接,實現本地控制和遠程控制。安裝本安型網絡攝像機1臺,用于監視絞車運行狀況。4·4副井提升監控子系統副井提升監控子系統。副一斜井提升

11、機為2JK-3·5/30E型,電機功率500 kW,用于提升設備及物料。副二斜井提升機為2JK-3·5/30E型,電機功率310 kW,用于運送人員。絞車房內分別安裝S7-300控制器1臺,就近接入絞車房工業以太網交換機,采用雙通信模塊和絞車PLC控制器連接,實現本地監控和遠程監控。并安裝自動光圈固定彩色攝像儀各1臺,監視設備運行狀態。4·5地面壓風監控子系統地面壓風機4臺,型號為OGD-42·8/8B,電動機功率250 kW。壓風機房內安裝PS307控制機4臺,彩色攝像儀2個,集控單元互鎖、運行控制、二次傳感模塊各4套,實現對壓風機的集控,并具有自動倒臺功能,可檢測氣溫、油溫、氣壓、油壓、水壓、風包溫度等參數,并可以遠程監視壓風機的運行狀況。4·6其他子系統包括主要通風機監控子系統、架空人車監控子系統、防跑車監控子系統、安全監控子系統、工業電視子系統、電網監控子系統、井下人