顧橋礦綜合自動化系統(tǒng)方案.doc

1 94 淮南礦業(yè)集團(tuán)顧橋礦 綜合自動化控制系統(tǒng)集成 天地科技常州自動化分公司 煤科總院常州自動化研究所 2005 年 4 月 2 94 目 錄 第一章 全礦井綜合自動化控制系統(tǒng)集成 1 1 概述 1 2 系統(tǒng)設(shè)計 3 3 系統(tǒng)的安全設(shè)計 25 4 主要設(shè)備技術(shù)規(guī)格 26 5 系統(tǒng)設(shè)備清單 33 第二章 管理信息系統(tǒng) 35 1 概述 35 2 綜合業(yè)務(wù)管理平臺 35 3 通風(fēng)管理系統(tǒng) 36 4 地測管理系統(tǒng) 40 5 安全管理系統(tǒng) 44 6 綜合業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件 46 第三章 行政辦公自動化系統(tǒng) 47 1 系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) 47 2 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu) 47 3 系統(tǒng)特點(diǎn) 48 4 系統(tǒng)優(yōu)勢 48 5 功能簡介 49 6 辦公自動化系統(tǒng)清單 56 第四章 礦井工業(yè)電視系統(tǒng) 57 1 系統(tǒng)概述 57 2 系統(tǒng)設(shè)備選擇 57 3 系統(tǒng)配置 59 4 系統(tǒng)功能特點(diǎn) 59 5 主要設(shè)備技術(shù)指標(biāo) 60 6 設(shè)備清單 66 第五章 大屏幕顯示系統(tǒng)技術(shù)方案 67 1 方案概述 67 2 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn) 68 3 系統(tǒng)特點(diǎn) 76 4 系統(tǒng)設(shè)備描述 78 5 工程實(shí)施和驗(yàn)收 86 6 售后服務(wù)和培訓(xùn) 86 7 設(shè)備清單 88 1 94 第一章 全礦井綜合自動化控制系統(tǒng)集成 1 1 概述 概述 1 11 1 簡介簡介 顧橋礦井是淮南礦業(yè) 集團(tuán) 有限責(zé)任公司的下屬礦井 為了更好地發(fā)揮各自 動化系統(tǒng)的作用 協(xié)調(diào)生產(chǎn)過程中系統(tǒng)間的關(guān)系 提高機(jī)械設(shè)備的利用效率 提高 安全生產(chǎn)和管理水平 開發(fā)信息資源的價值 需要對多個自動化系統(tǒng)進(jìn)行整合 并 進(jìn)行綜合自動化信息系統(tǒng)集成建設(shè) 綜合自動化信息系統(tǒng)是將先進(jìn)的自動控制 通訊 計算機(jī)技術(shù) 信息技術(shù)和現(xiàn) 代管理技術(shù)結(jié)合 將企業(yè)的生產(chǎn)過程控制 運(yùn)行與管理作為一個整體進(jìn)行控制與管 理 提供整體解決方案 以實(shí)現(xiàn)企業(yè)的優(yōu)化運(yùn)行 優(yōu)化控制與優(yōu)化管理 從而提高 企業(yè)核心競爭力 綜合自動化是煤礦實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效的有效手段 對于提高煤礦的生 產(chǎn)運(yùn)行狀況 安全水平 事故災(zāi)害預(yù)測預(yù)報以及生產(chǎn)業(yè)務(wù)管理具有重要的作用 顧橋礦通過綜合自動化系統(tǒng)的建設(shè)可以實(shí)現(xiàn) 1 生產(chǎn)的信息化促進(jìn)全礦的管理信息化 大量的安全生產(chǎn)監(jiān)測數(shù)據(jù)是管理信 息化的基礎(chǔ) 通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換 整理 挖掘 管理系統(tǒng)對全礦的安全生產(chǎn) 狀況進(jìn)行綜合性動態(tài)分析 為領(lǐng)導(dǎo)科學(xué)決策提供依據(jù) 2 綜合自動化信息系統(tǒng)與管理信息系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合 可加強(qiáng)企業(yè)內(nèi)部協(xié)作與通 信 提高生產(chǎn)和管理效率 增強(qiáng)企業(yè)的市場競爭力 使煤礦企業(yè)的信息化進(jìn)程實(shí)質(zhì) 性的跨上一個新臺階 3 使管理人員從繁雜的手工事務(wù)性勞動中解脫出來 以便從事更高水平的管 理工作 4 實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)的集中管理 對網(wǎng)絡(luò)上的各種設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和處理 對網(wǎng)絡(luò)的 正常運(yùn)行提供保障 為各種生產(chǎn)和管理的專家系統(tǒng)構(gòu)建一個可靠的支撐平臺 從而 實(shí)現(xiàn)礦井主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)的無人值守 各生產(chǎn)環(huán)節(jié)或子系統(tǒng)間協(xié)調(diào) 高效運(yùn)行 倍增 各自動化子系統(tǒng)的效力 5 能夠有效的實(shí)現(xiàn)生產(chǎn) 安全管理和綜合查詢等功能 使其成為一個綜合性的信息化網(wǎng)絡(luò) 為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo) 系統(tǒng)采用當(dāng)今國際 國內(nèi)先進(jìn)的監(jiān)控監(jiān)測技術(shù) 視頻技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)等技術(shù) 建成一個現(xiàn)代化的安全生產(chǎn)監(jiān)測 控制信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 1 21 2 系統(tǒng)要求系統(tǒng)要求 用戶希望通過對礦井綜合自動化系統(tǒng)的整體規(guī)劃設(shè)計 使系統(tǒng)達(dá)到以下要求 1 往下能監(jiān)視各子系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)以及所需的生產(chǎn)和安全參數(shù) 往上 能夠上聯(lián)集團(tuán)公司廣域網(wǎng) 實(shí)現(xiàn)礦井與公司之間的生產(chǎn)與管理信息及時交換 實(shí)現(xiàn) 管控一體化 2 建立一個生產(chǎn)調(diào)度中心 設(shè)備的監(jiān)視和控制 保留功能 均可在調(diào)度中心 2 94 進(jìn)行 實(shí)現(xiàn)全礦的管控一體化 3 在生產(chǎn)調(diào)度中心能對聯(lián)網(wǎng)的各子系統(tǒng)按照生產(chǎn)工藝的要求進(jìn)行劃分 便于 控制和調(diào)度 4 根據(jù)上述要求建立一個快捷的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 要求此系統(tǒng)要充分安全 先進(jìn) 可靠 能夠滿足生產(chǎn)和管理的要求 5 系統(tǒng)隨著礦井建設(shè)能夠整體規(guī)劃分步實(shí)施 并能隨著技術(shù)的發(fā)展方便升級 6 設(shè)備選型必須符合有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 1 31 3 設(shè)計依據(jù)設(shè)計依據(jù) 1 淮南礦業(yè) 集團(tuán) 有限責(zé)任公司顧橋礦井綜合自動化控制系統(tǒng)集成技術(shù) 規(guī)格書 2 煤礦監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計規(guī)范 3 GB3836 1 83 爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備通用要求 4 煤礦安全規(guī)程 5 GB3836 2 83 爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備 防爆電氣設(shè)備 6 GB3836 2 83 爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備 本質(zhì)安全型電路和電氣設(shè)備 7 MT209 90 煤礦通信 檢測 控制用電工電子產(chǎn)品通用技術(shù)條件 8 MT772 煤礦監(jiān)控系統(tǒng)性能測試方法 9 煤礦監(jiān)控系統(tǒng)中心站軟件開發(fā)規(guī)范 10 煤炭調(diào)度信息化裝備技術(shù)規(guī)范 1 41 4 設(shè)計指導(dǎo)思想設(shè)計指導(dǎo)思想 本設(shè)計力求使信息集成為實(shí)現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)條件下的信息聯(lián)通與共享 功能集成為 不同功能應(yīng)用系統(tǒng)聯(lián)系起來 協(xié)調(diào)有序運(yùn)行 從而避免了各自孤立的監(jiān)控系統(tǒng)不能 使信息資源和設(shè)備資源得以充分發(fā)揮的弊端 通過分析用戶的要求和礦井的實(shí)際情況 整個綜合自動化系統(tǒng)中信息分布廣 傳輸質(zhì)量高 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)保證安全生產(chǎn)監(jiān)控信息的時效性 真實(shí)性 可靠性 功能要求 全 系統(tǒng)有別于過去其它系統(tǒng)在功能上注重 監(jiān)測 強(qiáng)調(diào)管控一體化 包容性強(qiáng) 對礦井各自動化子系統(tǒng)均能接入到系統(tǒng)中 為此 在系統(tǒng)設(shè)計重點(diǎn)考慮以下內(nèi)容 1 實(shí)時性 系統(tǒng)必須保證系統(tǒng)中的所有監(jiān)控信息 可用 不能出現(xiàn)延遲 造 成系統(tǒng)失控 2 可靠性 一方面當(dāng)系統(tǒng)中任一組件 不論是硬件還是軟件 發(fā)生故障都不 會導(dǎo)致整個系統(tǒng)的癱瘓 另一方面為使系統(tǒng)運(yùn)行時間的最大化 需要以可靠的技術(shù) 來保證在網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和改進(jìn)時 系統(tǒng)不發(fā)生中斷 3 開放性 系統(tǒng)應(yīng)能夠保證來自不同廠商的設(shè)備可以相互通信 并且可以在 眾多廠商產(chǎn)品的集成環(huán)境中共同工作 它決定了某一通訊技術(shù)能否被廣大自動化設(shè) 3 94 備制造商和用戶所接受 并進(jìn)行推廣應(yīng)用的關(guān)鍵 4 易于管理和維護(hù) 由于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的數(shù)量 品種多 礦上專門從事信息管理 工作的人員少 因此 在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計時應(yīng)考慮盡量降低管理與維護(hù)工作量 5 安全性 系統(tǒng)必須建立可靠的數(shù)據(jù)傳輸 備份 存儲等安全保障措施 同 時應(yīng)能防止外部非法用戶的入侵 最后 通過本系統(tǒng)的實(shí)施使顧橋礦井在采用先進(jìn)的技術(shù)裝備上達(dá)到國內(nèi)現(xiàn)代化 礦井水平 使礦井生產(chǎn)安全可靠 有效地預(yù)防和及時處理各種突發(fā)事故和自然災(zāi)害 實(shí)現(xiàn)全礦井的數(shù)據(jù)采集 生產(chǎn)調(diào)度 經(jīng)營管理 決策指揮的信息化 科學(xué)化 是今 后煤礦企業(yè)進(jìn)行信息化建設(shè)的基石 2 2 系統(tǒng)設(shè)計 系統(tǒng)設(shè)計 全礦井自動化信息系統(tǒng)設(shè)計包括 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺設(shè)計 軟件平臺設(shè)計 現(xiàn)場子系 統(tǒng)整合方案的設(shè)計 2 12 1 設(shè)計原則設(shè)計原則 先進(jìn)性先進(jìn)性 以先進(jìn) 成熟的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)進(jìn)行組網(wǎng) 支持?jǐn)?shù)據(jù) 語音和視像等多媒體應(yīng)用 能確保網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品幾年內(nèi)基本滿足應(yīng)用的需求 要求采用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng) 是先進(jìn)的 開放的體系結(jié)構(gòu) 采用的設(shè)備 技術(shù)應(yīng)當(dāng)是業(yè)界先進(jìn)的 采用先進(jìn)的現(xiàn) 代管理技術(shù) 以保證系統(tǒng)的科學(xué)性 實(shí)用性實(shí)用性 由于現(xiàn)代煤礦企業(yè)的安全 生產(chǎn)監(jiān)控及調(diào)度任務(wù) 各職能部門之間業(yè)務(wù)的聯(lián)系 在很大程度上是以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ) 而安全 生產(chǎn)監(jiān)控則對數(shù)據(jù)的實(shí)時性要求很高 因 此 在設(shè)計上應(yīng)保證網(wǎng)絡(luò)具有足夠的處理能力和帶寬 并留有相當(dāng)余量 開放性開放性 網(wǎng)絡(luò)具有良好的開放性 與其他網(wǎng)絡(luò)有很好的互連性 高可靠性高可靠性 實(shí)時監(jiān)控的不可間斷性決定了在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中 尤其是網(wǎng)絡(luò)主干 必須考慮提高 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的可靠性 保證系統(tǒng)在一個節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)意外時整個系統(tǒng)仍能運(yùn)行 因此 在 硬件選型 線路 支撐環(huán)境及結(jié)構(gòu)上都必須高質(zhì)量 并保證核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備具備冗余 同時 采用先進(jìn)的防火墻技術(shù)保證系統(tǒng)的安全 可擴(kuò)展性可擴(kuò)展性 在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日新月異的今天 網(wǎng)絡(luò)要有能力和將來的技術(shù)融合 同時要保護(hù)現(xiàn) 有投資 保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)隨時加入新的設(shè)備 保證有關(guān)軟件的順利升級和擴(kuò)充 要求 網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的可擴(kuò)展性 包括網(wǎng)絡(luò)的地理分布 用戶數(shù) 網(wǎng)絡(luò)容量的可擴(kuò)展性 要求整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)隨著用戶規(guī)模和應(yīng)用的擴(kuò)展 網(wǎng)絡(luò)的 4 94 傳輸容量也必須能相應(yīng)的提高 靈活性靈活性 整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)必須滿足便于安裝 便于管理 便于維護(hù) 便于使用的要求 安全性安全性 網(wǎng)絡(luò)的各個環(huán)節(jié)要盡可能多的提供安全保密措施 來保證網(wǎng)絡(luò)的性能 安全措 施應(yīng)包括 防病毒 防黑客 防止非法或越權(quán)訪問 傳輸加密 安全策略控制等 可管理性可管理性 網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)必須保證網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的可管理性 要求可發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?實(shí)時監(jiān)控網(wǎng) 絡(luò)性能 管理維護(hù)設(shè)備配置 并可迅速簡便地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)故障的診斷 經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性 在保證網(wǎng)絡(luò)的先進(jìn)性 可靠性等上述性能的前提下 盡量有效地利用設(shè)備資源 以適當(dāng)?shù)耐度?建立一個設(shè)計科學(xué)合理 技術(shù)水平高的 完善的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 所有設(shè) 備的選型配置和采購訂貨 堅(jiān)持性能價格比最優(yōu)的原則 同時兼顧供貨商的資信度 和維修服務(wù)能力 2 22 2 硬件平臺設(shè)計硬件平臺設(shè)計 全礦井自動化信息系統(tǒng)硬件平臺設(shè)計采用信息層 控制層和設(shè)備層三層網(wǎng)絡(luò)結(jié) 構(gòu) 其核心任務(wù)是構(gòu)建企業(yè)管理信息網(wǎng) 構(gòu)建監(jiān)控信息子網(wǎng)及網(wǎng)絡(luò)的隔離設(shè)計 設(shè) 備層與監(jiān)控信息子網(wǎng)接入設(shè)計 為礦井的管控一體化提供高效快捷的網(wǎng)絡(luò)平臺 2 2 1 構(gòu)建企業(yè)管理信息網(wǎng)構(gòu)建企業(yè)管理信息網(wǎng) 企業(yè)管理信息網(wǎng)由核心服務(wù)器 各專業(yè)服務(wù)器 千兆核心交換機(jī) 樓層交換機(jī)構(gòu) 建 其中 在六樓和三樓分別設(shè)立兩個設(shè)備間 各終端用戶分別連接到兩個設(shè)備間的交換 機(jī)上 設(shè)備間交換機(jī)采用堆疊模式共享交換機(jī)背板帶寬 大樓內(nèi)樓層之間采用六類雙絞線 水平子系統(tǒng)采用超五類雙絞線 主機(jī)房與辦 公大樓外其它信息區(qū)之間采用 1000M 以態(tài)網(wǎng) 光纖 交換 核心交換機(jī)采用性價較高的 CISCO WS C3750G 24TS E 交換機(jī) 可將整個局域 網(wǎng)絡(luò)按一定的層次結(jié)構(gòu)劃分 使網(wǎng)絡(luò)中的每一中通信流量和服務(wù)都能得到最好的支 持 接入層交換機(jī)采用性價較高的 48 口可堆疊樓層交換機(jī) WS C2950G 48 EI 層次化模型設(shè)計的好處可歸納為 節(jié)約成本 易于管理 易于擴(kuò)展 易于排錯 此次網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中我們建議網(wǎng)絡(luò)層次劃分為兩個層次 核心層和接入層 中心機(jī)房設(shè)在辦公大樓 整個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用星型結(jié)構(gòu) 各層信息點(diǎn)都匯聚到中 心機(jī)房核心交換機(jī) 該核心層設(shè)備具有以下性質(zhì) 非常高的網(wǎng)絡(luò)吞吐量 以處理分組 通過第三層操作進(jìn)行 VLAN 路由選擇 5 94 保持高可用性的冗余和回彈 通過訪問列表或分組過濾而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全與基于策略的網(wǎng)絡(luò)連通性功能 作為數(shù)據(jù)交換中心 同時考慮以后網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展 以及設(shè)備的平滑過渡 該接入層設(shè)備具有以下性質(zhì) 低成本 高端口密度 通往更高層的可擴(kuò)展上行鏈路 用戶訪問功能 基于 MAC 地址的通信量過濾及 VLAN 成員 依靠多條上行鏈路而保持的回彈 主機(jī)房設(shè)在礦辦公大樓六樓 管理信息系統(tǒng)服務(wù)器 OA 服務(wù)器 1 臺 數(shù)據(jù)庫服 務(wù)器 2 臺 管理系統(tǒng) WEB 服務(wù)器 1 臺 磁盤陣列柜 1 臺 主域服務(wù)器 1 臺 核心交 換機(jī) WS C3750G 24TS E UPS 1 臺網(wǎng)管計算機(jī)等主要設(shè)備設(shè)在主機(jī)房內(nèi) 六樓和三 樓設(shè)備間內(nèi)共設(shè)立 8 臺 48 口樓層交換機(jī) WS C2950G 48 EI 由于設(shè)計不足 400 信息 點(diǎn) 客戶終端 30 臺 核心交換機(jī)通過六類線連接樓層交換機(jī)實(shí)現(xiàn) 1000 兆主干 各 樓層通過超五類線連接至工作區(qū) 實(shí)現(xiàn)百兆到桌面 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器采用磁盤陣列柜 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)備份 主機(jī)房設(shè)立防火墻與路由器與 Internet 相連 實(shí)現(xiàn)信息共享和遠(yuǎn)程異地辦公 本網(wǎng)絡(luò)與集團(tuán)公司網(wǎng)絡(luò)通過在核心交換機(jī)上設(shè)立 VLAN 進(jìn)行隔離后向集團(tuán)公司信 息網(wǎng)上傳有關(guān)數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)的具體定義及格式符合集團(tuán)公司的要求 信息層網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如下 2 2 2 2 2 2 構(gòu)建監(jiān)控信息子網(wǎng)構(gòu)建監(jiān)控信息子網(wǎng) 6 94 監(jiān)控信息子網(wǎng)是企業(yè)信息網(wǎng)的一部分 子網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)共在一個相對獨(dú)立的網(wǎng)段 通過 VLAN 將其與企業(yè)信息網(wǎng)隔離 它由管控服務(wù)器 雙機(jī)熱備 地面及井下以太 環(huán)網(wǎng) 圖形控制器 操控站 各專業(yè)主機(jī)等部分組成 2 2 2 2 2 2 1 1 管控服務(wù)器管控服務(wù)器 管控服務(wù)器配置雙機(jī) 用磁盤陣列進(jìn)行熱備 它通過標(biāo)準(zhǔn)的軟件接口 統(tǒng)一的數(shù) 據(jù)信息描述與子網(wǎng)中的各現(xiàn)場子系統(tǒng)主機(jī)或主控制器 如 PLC 嵌入 PC 進(jìn)行數(shù)據(jù) 存取 對數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理 在子網(wǎng)內(nèi)提供基于 WEB 控制瀏覽服務(wù) 為調(diào)度員提供 操控頁面和瀏覽頁面 并將各現(xiàn)場子系統(tǒng)的信息分類處理后通過授權(quán)通道送往企業(yè) 信息網(wǎng)中 2 2 2 2 2 2 2 2 地面及井下以太環(huán)網(wǎng) 地面及井下以太環(huán)網(wǎng) 根據(jù)對顧橋礦已定子系統(tǒng)和待定子系統(tǒng)的信息及分布情況分析 設(shè)計采用架構(gòu) 一貫穿地面各子系統(tǒng)的工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)和一貫穿井下各子系統(tǒng)的工業(yè)以太環(huán)網(wǎng) 兩環(huán) 網(wǎng)在調(diào)度中心匯接于雙引擎的核心交換機(jī) 環(huán)網(wǎng)交換機(jī)采用工業(yè)以太網(wǎng)交換設(shè)備和 光纜構(gòu)成一個貫通井下井上的信息的環(huán)型光纖高速通道 關(guān)于環(huán)網(wǎng)的帶寬和接入形 式我們有幾點(diǎn)說明 系統(tǒng)信息量估算系統(tǒng)信息量估算 帶寬與所接的系統(tǒng)信息量有直接的關(guān)系 正確合理的估算網(wǎng)絡(luò)中的信息流量是帶寬與所接的系統(tǒng)信息量有直接的關(guān)系 正確合理的估算網(wǎng)絡(luò)中的信息流量是 確定網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的關(guān)鍵之一 目前大多數(shù)煤礦綜合自動化系統(tǒng)均采用最先進(jìn) 科學(xué)的確定網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的關(guān)鍵之一 目前大多數(shù)煤礦綜合自動化系統(tǒng)均采用最先進(jìn) 科學(xué)的 控制方法 即分級和分布的控制模式 該方式除具有危險分散 實(shí)時性好的優(yōu)點(diǎn)外 控制方法 即分級和分布的控制模式 該方式除具有危險分散 實(shí)時性好的優(yōu)點(diǎn)外 從信息流的角度看 使得整個控制網(wǎng)絡(luò)中各層的信息流量趨于均衡 不存在流量高從信息流的角度看 使得整個控制網(wǎng)絡(luò)中各層的信息流量趨于均衡 不存在流量高 度集中的區(qū)域 即網(wǎng)絡(luò)上層的信息流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于整個系統(tǒng)度集中的區(qū)域 即網(wǎng)絡(luò)上層的信息流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于整個系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò) 的流量 且子系統(tǒng)的流量 且子系統(tǒng) 或底層系統(tǒng)的自動化程度或功能越強(qiáng) 上層網(wǎng)絡(luò)的流量越小 以輸煤控制子系統(tǒng)為或底層系統(tǒng)的自動化程度或功能越強(qiáng) 上層網(wǎng)絡(luò)的流量越小 以輸煤控制子系統(tǒng)為 例 子系統(tǒng)間的流量僅為子系統(tǒng)內(nèi)流量的十幾至幾十分之一 例 子系統(tǒng)間的流量僅為子系統(tǒng)內(nèi)流量的十幾至幾十分之一 從顧橋礦所接的 22 個子系統(tǒng)中分析 電力調(diào)度系統(tǒng)的信息量最大 現(xiàn)以電力系 統(tǒng)信息量為單位信息量計算 且不過多考慮分層系統(tǒng)的因素 每個開關(guān)柜的信息包括電壓 電流 有功 無功 功率因素 電度 開關(guān)變位 絕緣電阻 過流 過壓保護(hù)等信息占 26 字節(jié) 井上井下共計 300 面柜 每秒存取 2 次 子系統(tǒng)的信息量 300 26 8 2 124800 bit s 按 24 個同等子系統(tǒng)計算 實(shí)際上 其它子系統(tǒng)的信息流量要遠(yuǎn)小于電力子系統(tǒng) 整個系統(tǒng)的信息 24 124800 2995200 bit s 網(wǎng)絡(luò)上的傳輸?shù)男畔⒘?按 1 4 考慮余量 2995200 4 11980800 bit s 所以環(huán)網(wǎng)上的最大帶寬占所以環(huán)網(wǎng)上的最大帶寬占 12M12M 左右 左右 一般用于辦公或非工業(yè)用以太網(wǎng)的帶寬設(shè)計考慮流量不超過帶寬的 50 60 因 為這類網(wǎng)絡(luò)的用戶數(shù) 信息流量及流向都有非常大的不確定性 必須留出一定的帶 寬以防止 網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴 造成網(wǎng)絡(luò)阻塞 7 94 對于控制網(wǎng)絡(luò)而言 當(dāng)控制對象 控制方法和子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及類型確定以后 系統(tǒng)的信息流量基本上是已知的或是可預(yù)測的 同時選用的網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備是具有端 口優(yōu)先級及流量控制功能的 可根據(jù)系統(tǒng)的不同要求進(jìn)行控制調(diào)節(jié) 根據(jù)前面高余量的流量估算 本方案選用百兆帶寬的工業(yè)以太網(wǎng) 是絕對可以根據(jù)前面高余量的流量估算 本方案選用百兆帶寬的工業(yè)以太網(wǎng) 是絕對可以 滿足要求的 并留了相當(dāng)大的冗余度 滿足要求的 并留了相當(dāng)大的冗余度 數(shù)字視頻傳輸數(shù)字視頻傳輸 視頻圖像數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用日益廣泛 其最主要的優(yōu)點(diǎn)是 便于儲存和檢索 便 于在網(wǎng)絡(luò)上播放瀏覽 便于進(jìn)行數(shù)字化的圖像編輯 對于監(jiān)視系統(tǒng)而言 主要使用 前兩項(xiàng)功能 視頻圖像數(shù)字化的方式主要有兩類 一是在攝像頭端數(shù)字化并進(jìn)行數(shù) 字傳輸 二是在監(jiān)控室端進(jìn)行數(shù)字化 這兩類方式雖然達(dá)到數(shù)字化后帶來的便利 但兩者的特點(diǎn)和適用場合差異明顯 不易相互替代 須根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇 方 可達(dá)到理想的效果 具體分析如下 1 在目前技術(shù)水平下 視頻圖像數(shù)字化后的數(shù)據(jù)流量非常大 經(jīng)過 MPEG4 或 H 264 壓縮后 1 路圖像變化緩慢的數(shù)據(jù)流量仍達(dá)到 500K 左右 而圖像變換劇烈 的要達(dá)到近 1 兆 不可避免地存在畫面滯后問題 滯后時間取決于不同的壓縮方法 和要求的圖像分辯率及每秒圖像的幀數(shù) 如要求較好的圖像清晰度和連續(xù)性 則滯 后現(xiàn)象較明顯 不適合用作實(shí)時監(jiān)視 特別是對圖像變化較快對象的監(jiān)視 2 在攝像頭端數(shù)字化后 可直接在以太網(wǎng)上傳輸 優(yōu)點(diǎn)是可以監(jiān)控數(shù)據(jù)和 視頻圖像兩網(wǎng)合一 但必須在攝像點(diǎn)相對集中且距集中監(jiān)視室距離較遠(yuǎn)的場合才有 優(yōu)越性 而由于地面 井下各攝像點(diǎn)的分布非常分散 大多成樹狀分布 由于實(shí)際 應(yīng)用中不可能每個點(diǎn)都設(shè)環(huán)網(wǎng)交換機(jī) 如果各攝像點(diǎn)通過光纖收發(fā)器傳輸?shù)礁鳝h(huán)網(wǎng) 交換機(jī) 再傳輸至調(diào)度室 則光纜的分支長度可能遠(yuǎn)大于環(huán)網(wǎng)的長度 即沒有節(jié)省 光纜 還多了不少環(huán)節(jié) 造價及日常維護(hù)的工作量也提高了 3 因視頻數(shù)字化后的數(shù)據(jù)流量大 百兆網(wǎng)以滿負(fù)荷 60 計 極限也就是 60 個圖像 而且會極大的影響其他子系統(tǒng)的信息采集及控制響應(yīng)時間 使網(wǎng)絡(luò)不可靠 如工業(yè)電視如果單獨(dú)走一個以太子網(wǎng)則造價過高而且會有第 2 點(diǎn)所說明的問題 如 僅為了把工業(yè)電視并入以太網(wǎng)傳輸而將帶寬提高到千兆 增加大量的投資 以及為 保證千兆網(wǎng)的工作環(huán)境等要求增加的維護(hù)成本和工作量 其必要性也不充分 4 因在調(diào)度室是設(shè)有電視墻 視頻信號上電視墻必須是模擬信號 如采用數(shù) 字視頻傳輸 工業(yè)電視圖像數(shù)字化傳輸前已將圖像分辨率壓縮為 702X576 造成了 一定的圖像損失 到地面后還需在調(diào)試室增加大量設(shè)備將數(shù)字圖像轉(zhuǎn)換為模擬圖像 將送至電視墻 兩次造成的圖像損失 將對電視墻的圖像效果影響很大 所以 本方案主張?jiān)诠I(yè)電視系統(tǒng)中 從攝像點(diǎn)至調(diào)度室全部采用模擬信號傳所以 本方案主張?jiān)诠I(yè)電視系統(tǒng)中 從攝像點(diǎn)至調(diào)度室全部采用模擬信號傳 輸 在調(diào)度室設(shè)置視頻服務(wù)器對所有視頻信號進(jìn)行數(shù)字化處理 完成數(shù)字儲存及網(wǎng)輸 在調(diào)度室設(shè)置視頻服務(wù)器對所有視頻信號進(jìn)行數(shù)字化處理 完成數(shù)字儲存及網(wǎng) 上瀏覽的功能 上瀏覽的功能 性價比因素性價比因素 8 94 在顧橋方案中 我們之所以選擇主干為百兆網(wǎng)是基于投資性價比方面考慮 因 為在任何一個工程項(xiàng)目中 對性能的追求是沒有限制的 其結(jié)果會帶來工程造價的 無限制上升 因此找到一個技術(shù)性能與造價的平衡點(diǎn)是讓一個工程達(dá)到最佳性價比 的唯一途徑 在本方案中 如主干采用千兆方案 除主核心交換機(jī)需要采用千兆口外 其余 掛接在環(huán)網(wǎng)上的字交換機(jī)均需采用具有千兆接口的交換機(jī) 經(jīng)對比分析 帶千兆接 口的交換機(jī)比百兆口環(huán)網(wǎng)交換機(jī)造價高出近 50 關(guān)健是在增加了投資和維護(hù)成本 后 對整個系統(tǒng)的性能和可靠性沒有實(shí)質(zhì)性的提高 綜上所述 本方案選擇綜上所述 本方案選擇 100M100M 工業(yè)以太環(huán)網(wǎng) 并可同時接入不同協(xié)議的數(shù)據(jù)在該工業(yè)以太環(huán)網(wǎng) 并可同時接入不同協(xié)議的數(shù)據(jù)在該 網(wǎng)上進(jìn)行傳輸和交換 采用環(huán)型光纖以太網(wǎng) 實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)的冗余 網(wǎng)上進(jìn)行傳輸和交換 采用環(huán)型光纖以太網(wǎng) 實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)的冗余 單環(huán)拓?fù)錇橄到y(tǒng)提供了冗余 并且隔離了通訊的錯誤 在使用工業(yè)以太網(wǎng)交換單環(huán)拓?fù)錇橄到y(tǒng)提供了冗余 并且隔離了通訊的錯誤 在使用工業(yè)以太網(wǎng)交換 機(jī)時 以太冗余環(huán)網(wǎng)將自動的修復(fù)連接 它的恢復(fù)時間少于機(jī)時 以太冗余環(huán)網(wǎng)將自動的修復(fù)連接 它的恢復(fù)時間少于 500ms500ms 這為網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn) 這為網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn) 定性提供了保障 定性提供了保障 地面環(huán)網(wǎng)設(shè) 6 臺交換機(jī)和一個核心交換機(jī) 井下環(huán)網(wǎng)設(shè) 6 臺防爆環(huán)網(wǎng)交換機(jī) 具體位置見下表 顧橋礦環(huán)網(wǎng)冗余交換機(jī)設(shè)置地點(diǎn) 序號交換機(jī)設(shè)置地點(diǎn)接口方式接入對象 以太網(wǎng)30 臺監(jiān)控工作站 以太網(wǎng)安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)主控機(jī) 以太網(wǎng)安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)備用機(jī) 千兆以太網(wǎng)口接入服務(wù)器 1 接入服務(wù)器 2 1 地面調(diào)度指揮中心 MACH 3002 千兆以太網(wǎng)口礦信息管理網(wǎng)絡(luò) 以太網(wǎng)110KV 變電站綜合自動化系統(tǒng) 光纖以太網(wǎng)礦井日用消防水子系統(tǒng) 光纖以太網(wǎng)地面消防監(jiān)控系統(tǒng) 預(yù)留 2 110KV 變電所 MS2108 以太網(wǎng) RS485地面車間變電所模塊串接后接入 以太網(wǎng)鍋爐房子系統(tǒng) 光纖以太網(wǎng)快速裝車站控制系統(tǒng) 預(yù)留 3 鍋爐房 MS2108 以太網(wǎng) RS485地面車間變電所模塊串接后接入 以太網(wǎng)副井提升系統(tǒng) 光纖以太網(wǎng)礦井壓風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng) 4 副井提升機(jī)房 MS2108 以太網(wǎng) RS485地面車間變電所模塊串接后接入 9 94 光纖以太網(wǎng)主井提升系統(tǒng) 光纖以太網(wǎng)選煤廠集控系統(tǒng) 預(yù)留 光纖以太網(wǎng) 中央回風(fēng)井通風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng) 預(yù) 留 待定降溫系統(tǒng) 預(yù)留 待定礦井注氮系統(tǒng) 預(yù)留 5 冷卻泵房 以太網(wǎng) RS485地面車間變電所模塊串接后接入 光纖以太網(wǎng)矸石山提升系統(tǒng) 光纖以太網(wǎng)推車翻罐系統(tǒng) 待定瓦斯抽放監(jiān)控系統(tǒng) 6 瓦斯抽放站 RS485 地面車間變電所模塊串接后接入 待定儲煤場電控系統(tǒng) 預(yù)留 以太網(wǎng)礦井水處理系統(tǒng) 預(yù)留 7 水處理綜合樓 以太網(wǎng) RS485地面車間變電所模塊串接后接入 以太網(wǎng) RS485 中央變電所電力保護(hù)模塊串接后 接入 待定井下排水集控系統(tǒng) 預(yù)留 RS485 礦用人員安全監(jiān)測系統(tǒng) 8 井下中央變電所 KJJ31 待定井下輔助運(yùn)輸系統(tǒng) 預(yù)留 待定13 1 采區(qū)采煤工作面自動化系統(tǒng) 以太網(wǎng) RS485 采區(qū)變電所的井下電力集控系統(tǒng) 模塊串接后接入 RS485 礦用人員安全監(jiān)測系統(tǒng) 待定井下輔助運(yùn)輸系統(tǒng) 預(yù)留 9 井下 13 1 采區(qū)變電 所 KJJ31 待定井下輔助運(yùn)輸系統(tǒng) 預(yù)留 待定11 2 采區(qū)采煤工作面自動化系統(tǒng) 以太網(wǎng) RS485 采區(qū)變電所的井下電力集控系統(tǒng) 模塊串接后接入 RS485 礦用人員安全監(jiān)測系統(tǒng) 10 井下 11 2 采區(qū)變電 所 KJJ31 待定井下輔助運(yùn)輸系統(tǒng) 預(yù)留 10 94 待定井下輔助運(yùn)輸系統(tǒng) 預(yù)留 11 井下東煤倉上以太網(wǎng) 北翼皮帶機(jī)集控系統(tǒng)主機(jī) 1 預(yù) 留 12 井下中煤倉上以太網(wǎng) 北翼皮帶機(jī)集控系統(tǒng)主機(jī) 2 預(yù) 留 以太網(wǎng) RS485 主井底變電所的井下電力集控系 統(tǒng)模塊串接后接入 RS485 礦用人員安全監(jiān)測系統(tǒng) 13 主井底變電所 待定井下輔助運(yùn)輸系統(tǒng) 預(yù)留 2 2 2 2 2 2 3 3 圖形控制器 圖形控制器 它是 DLP 大屏幕的圖形顯示的主控制器 可將視屏圖象 子網(wǎng)中的 VGA 屏幕在 DLP 大屏幕上顯示 2 2 2 2 2 2 4 4 專業(yè)主機(jī) 專業(yè)主機(jī) 專業(yè)主機(jī)是指各現(xiàn)場子系統(tǒng)的主機(jī)或主控制器 它是子系統(tǒng)的核心 子系統(tǒng)的信 息首先集中在各專業(yè)主機(jī) 系統(tǒng)的控制 處理邏輯由它實(shí)施完成 并將與管控服務(wù) 器進(jìn)行命令 數(shù)據(jù)的交互 11 94 2 2 2 2 2 2 5 5 操控站 操控站 它分為通用的操控站和專業(yè)操控站兩種 通用操控站為調(diào)度員提供的基于 IE 的 操作 控制 瀏覽頁面 而專業(yè)操控站就是子系統(tǒng)的主機(jī) 2 2 2 2 3 3 硬件平臺的特點(diǎn) 硬件平臺的特點(diǎn) 采用國際標(biāo)準(zhǔn) 具有最廣泛的廠商支持 良好的開放性 工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)是當(dāng) 前及未來最有前途的網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 具有良好的先進(jìn)性 具有很低的接入門檻 可使眾 多廠商的產(chǎn)品方便接入 給予用戶以最大的設(shè)備選擇權(quán) 不必限定用戶選擇指定廠 商 指定產(chǎn)品類型 及產(chǎn)品系列等 用戶可以為不同應(yīng)用對象選擇不同的類型的控 制系統(tǒng)或設(shè)備 以達(dá)到最佳的控制效果和投資效果 采用了專用的網(wǎng)管軟件 HiVision 它支持 OPC Server 可以與工業(yè)監(jiān)控組態(tài) 軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信 從而使網(wǎng)絡(luò)管理集成到 SCADA 系統(tǒng)中進(jìn)行統(tǒng)一管理 2 32 3 軟件平臺設(shè)計 軟件平臺設(shè)計 綜合自動化系統(tǒng)軟件是基于網(wǎng)絡(luò)平臺運(yùn)行 以網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) Windows2003 Server 為運(yùn)行環(huán)境 以關(guān)系數(shù)據(jù)庫 如 MS SQL Server DB2 Oracle 等 為數(shù)據(jù) 庫支撐 它是天地科技自主開發(fā) 具有完全知識產(chǎn)權(quán)并經(jīng)過國家知識產(chǎn)權(quán)局評測登 記的軟件 登記號 2004SRBJ0935 其由綜合自動化平臺軟件 實(shí)時 WEB 服務(wù)器 軟件 接入組件組成 2 2 3 3 1 1 開發(fā)平臺開發(fā)平臺 系統(tǒng)的開發(fā)平臺為微軟公司 Visual Studio NET Microsoft NET 戰(zhàn)略將互聯(lián)網(wǎng)本身作為構(gòu)建新一代操作系統(tǒng)的基礎(chǔ) 并對互聯(lián) 網(wǎng)和操作系統(tǒng)的設(shè)計思想進(jìn)行合理延伸 在不同的網(wǎng)站之間建立起協(xié)定 促使網(wǎng)站 之間協(xié)同合作 實(shí)現(xiàn)信息的自動交換 使用戶在任何時間 任何地點(diǎn)通過任何系統(tǒng) 都可以獲取想要的信息 在其上開發(fā)出的應(yīng)用程序功能強(qiáng)大 可移植性強(qiáng) 可以運(yùn) 行在各種平臺之上 可以輕松實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)連接 涉及到 Asp Net Ado Net Activex 以及 XML 等新技術(shù) 2 2 3 3 2 2 軟件接口軟件接口 軟件接口及標(biāo)準(zhǔn)的信息協(xié)議是軟件整合能否實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵 對于各現(xiàn)場控制單元 子系統(tǒng) 接入組件支持業(yè)界普遍認(rèn)同的一些標(biāo)準(zhǔn)接口接入 2 2 3 3 2 2 1 1 OPCOPC 接口接口 OPC OLE for Process Control 是被工控領(lǐng)域廣泛遵循的一種標(biāo)準(zhǔn) 它規(guī)范 了應(yīng)用程序與現(xiàn)場設(shè)備或數(shù)據(jù)源之間數(shù)據(jù)存取的接口協(xié)議 它是基于微軟的組件技 術(shù) COM DCOM 設(shè)計 采用客戶 服務(wù)器體系結(jié)構(gòu) 它既可存取本地 OPC 服務(wù)器數(shù)據(jù) 又可存取分布在網(wǎng)上其它節(jié)點(diǎn)的 OPC 服務(wù)器 并且具有高效 安全的特點(diǎn) 它是目 前存取現(xiàn)場數(shù)據(jù)最理想的方法 2 2 3 3 2 2 2 2 DDE NetDDEDDE NetDDE 接口接口 NetDDE 是基于網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)數(shù)據(jù)交換 DDE 技術(shù) DDE 由微軟早期發(fā)布 解決應(yīng) 12 94 用程序之間數(shù)據(jù)的動態(tài)交換 也采用客戶 服務(wù)器體系結(jié)構(gòu) 它既可存取本地 DDE 服 務(wù)器數(shù)據(jù) 又可存取分布在網(wǎng)上其它節(jié)點(diǎn)的 DDE 服務(wù)器 它比 OPC 在速度和安全性 方面要遜色 但對一些動態(tài)刷新系統(tǒng)它仍不失為一種簡單有效的方法 2 2 3 3 2 2 3 3 ODBCODBC 接口接口 現(xiàn)場控制單元 子系統(tǒng) 可將一些對實(shí)時性要求不高 如統(tǒng)計等 信息周期性 地通過數(shù)據(jù)接口寫入指定的共享數(shù)據(jù)庫 如 MS Access 或 MS SQL 等 的表中 綜 合自動化控制系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)庫接口獲取相關(guān)信息 2 2 3 3 2 2 4 4 FTPFTP 傳送傳送 現(xiàn)場控制單元 子系統(tǒng) 將實(shí)時數(shù)據(jù)周期性地寫入指定的文件中 文件的結(jié)構(gòu) 符合統(tǒng)一的信息描述 子系統(tǒng)通過 FTP 上傳至管控服務(wù)器設(shè)置好的 FTP 服務(wù)器 2 2 3 3 3 3 統(tǒng)一信息描述統(tǒng)一信息描述 信息協(xié)議是軟件標(biāo)準(zhǔn)接口數(shù)據(jù)的具體描述 它包括以下幾類 系統(tǒng)配置信息組 數(shù)據(jù)信息組 控制命令信息組 具體的信息描述的在技術(shù)協(xié)議中給出 具體的信息描述的在技術(shù)協(xié)議中給出 2 2 3 3 4 4 軟件特點(diǎn)軟件特點(diǎn) 2 2 3 3 4 4 1 1 快速體系結(jié)構(gòu)快速體系結(jié)構(gòu) 本系統(tǒng)采用 B S 模式設(shè)計三層網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 瀏覽器 應(yīng)用邏輯服務(wù)器 數(shù)據(jù) 庫服務(wù)器 如圖 1 2 圖 1 2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) 客戶瀏覽器以 WEB 瀏覽器 如 Internet Explore Netscape 等作為客戶端應(yīng)用的 容器 屬于表示層 包含了系統(tǒng)的顯示邏輯 由它向 WEB 服務(wù)器提出請求服務(wù) WEB 服務(wù)器對用戶身份進(jìn)行驗(yàn)證后 與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進(jìn)行交互 通過 HTTP 協(xié)議把 相關(guān)內(nèi)容返回給客戶端 客戶瀏覽器把接收到的主頁內(nèi)容顯示出來 2 2 3 3 4 4 2 2 客戶端零配置客戶端零配置 B S 結(jié)構(gòu)極大地簡化了客戶機(jī)的工作 真正實(shí)現(xiàn)了瘦客戶機(jī)模型和客戶端零配 客戶端應(yīng) 用 程 Ado Net 客戶瀏覽器應(yīng)用程序服務(wù)器 IIS XML WebService Ado Net 業(yè)務(wù)規(guī)則 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器 SQLServer 數(shù)據(jù)庫 XML D ATA 13 94 置 使得維護(hù)工作只需在服務(wù)器上進(jìn)行 所以本系統(tǒng)易于管理和維護(hù) 由于采用了 多層設(shè)計技術(shù) 并使用了組件技術(shù) 從而方便了開發(fā) 使得系統(tǒng)的擴(kuò)展性極好 2 2 3 3 4 4 3 3 標(biāo)準(zhǔn) 開放的接口協(xié)議標(biāo)準(zhǔn) 開放的接口協(xié)議 采用標(biāo)準(zhǔn) 開放的接口協(xié)議 各系統(tǒng)互聯(lián)基于以太網(wǎng) 采用標(biāo)準(zhǔn) 開放的協(xié)議 如 OPC NetDDE MPEG4 等協(xié)議 2 2 3 3 4 4 4 4 系統(tǒng)可擴(kuò)展性強(qiáng)系統(tǒng)可擴(kuò)展性強(qiáng) 集團(tuán)公司調(diào)度中心采用標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)共享機(jī)制 各級間可實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)展的無縫連 接 調(diào)度信息處理平臺形成可將各類安全 生產(chǎn)系統(tǒng)接入的中樞機(jī)構(gòu) 并通過提供 規(guī)范化的接口成為各種智能化應(yīng)用的基礎(chǔ) 2 2 3 3 4 4 5 5 管控一體化管控一體化 綜合自動化平臺可實(shí)現(xiàn)安全 生產(chǎn)各環(huán)節(jié)參數(shù)的自動接入與匯總處理 并能實(shí) 現(xiàn)智能化控制方案形成 對現(xiàn)場子系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)控 2 2 3 3 5 5 軟件功能軟件功能 2 2 3 3 5 5 1 1 信息綜合功能信息綜合功能 為保證綜合自動化系統(tǒng)中監(jiān)控信息的有序流動以及對其進(jìn)行管理 系統(tǒng)中的接 入組件負(fù)責(zé)與各子系統(tǒng)以標(biāo)準(zhǔn)的軟件接口和信息協(xié)議交換信息 系統(tǒng)對各子系統(tǒng)進(jìn) 行綜合分析 分類處理 形成監(jiān)控信息數(shù)據(jù)中心 2 2 3 3 5 5 2 2 WEBWEB 瀏覽功能瀏覽功能 實(shí)時動態(tài)圖形 系統(tǒng)可將各子系統(tǒng)顯示的各類實(shí)時動態(tài)圖形 符合要求的 轉(zhuǎn)換為 HTML 或 XML 供客戶通過 IE 瀏覽 包括 主 副井提升系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)控圖 井下中央變電所 供配電系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)控圖 礦井通風(fēng)系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)控圖 礦井壓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)控圖 主運(yùn)輸系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)控圖 安全監(jiān)測監(jiān)控實(shí)時監(jiān)控圖 110KV 變電站實(shí)時監(jiān)測圖 地 面洗煤廠系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)控圖等 14 94 實(shí)時數(shù)據(jù)表格 可以通過網(wǎng)頁瀏覽各個子系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù) 在網(wǎng)頁上訪問當(dāng)前數(shù)據(jù)和任意時間 的歷史數(shù)據(jù) 報警數(shù)據(jù)用紅色顯示 能夠聲音報警 異常 負(fù)漂 溢出等 數(shù)據(jù)也 用醒目的其他顏色區(qū)別顯示 支持循環(huán)顯示 多屏幕顯示 如下圖 15 94 報警故障記錄 可顯示各子系統(tǒng)的報警信息 故障信息 并可按單位 類型 持續(xù)時間 間隔 和日期等進(jìn)行組合查詢 如圖 綜合統(tǒng)計報告 系統(tǒng)充分發(fā)揮監(jiān)控信息中心的優(yōu)勢 對各子系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類統(tǒng)計 系 統(tǒng)配有專業(yè)級的報表控件 可根據(jù)用戶的權(quán)限提供各類統(tǒng)計報表 實(shí)現(xiàn)對各子系統(tǒng) 的信息及各類安全生產(chǎn)日報 安全動態(tài)班報 安全監(jiān)測動態(tài) 設(shè)備安全運(yùn)行動態(tài)等 數(shù)據(jù)的查詢 統(tǒng)計功能 16 94 趨勢曲線 可在工作站上通過 IE 瀏覽器瀏覽系統(tǒng)趨勢曲線 可以在一個坐標(biāo)內(nèi)顯示多條曲 線 可以放大曲線顯示 可以打印曲線 鼠標(biāo)跟蹤顯示曲線上每一點(diǎn)的數(shù)值和時間 可以用表格方式顯示曲線的相應(yīng)監(jiān)測數(shù)據(jù)記錄 顯示最大 最小和平均值曲線 如 下圖 2 3 5 3 數(shù)據(jù)分級管理數(shù)據(jù)分級管理 將數(shù)據(jù)分為礦級數(shù)據(jù)和局級數(shù)據(jù) 實(shí)現(xiàn)分級管理 實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)測數(shù)據(jù) 設(shè)備運(yùn) 行數(shù)據(jù)及其他安全信息的分類管理 對超限報警 開關(guān)報警數(shù)據(jù)通過 GPRS 技術(shù) 實(shí) 現(xiàn)對報警信息的逐級短信報警 2 3 5 4 報表打印功能報表打印功能 17 94 具有報表打印功能 可以按測點(diǎn) 時間 段 礦 班次 報警 異常等各種 方式查詢各種表格數(shù)據(jù) 提供打印預(yù)覽及打印功能 2 2 3 3 5 5 5 5 事件記錄功能 事件記錄功能 對所有涉及系統(tǒng)配置操作 對子系統(tǒng)實(shí)施控制的操作及一些重要的操作 系統(tǒng) 都進(jìn)行完整的記錄 包括 操作時間 操作者 操作碼及描述 節(jié)點(diǎn)名等 為系統(tǒng) 的事故追憶及重演提供了重要的信息 2 2 3 3 5 5 6 6 擴(kuò)展功能 擴(kuò)展功能 系統(tǒng)采用統(tǒng)一 標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口采集各生產(chǎn)單位監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù) 保證采 集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性 接口數(shù)據(jù)具有實(shí)時性與可擴(kuò)展性 滿足實(shí)時數(shù)據(jù)的要求 當(dāng)監(jiān)測 數(shù)據(jù)有增 減等變動時 應(yīng)自動反映到系統(tǒng)中 同時 可將各礦監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn) 行專業(yè)級后處理 作為上一級信息網(wǎng)的信息源 2 2 3 3 5 5 7 7 安全認(rèn)證功能安全認(rèn)證功能 系統(tǒng)健壯 抗干擾能力強(qiáng) 容錯性好 具有優(yōu)良的安全驗(yàn)證體系 支持系統(tǒng)的 安全性恢復(fù) 支持?jǐn)?shù)據(jù)備份 保證系統(tǒng)安全可靠 網(wǎng)頁的訪問必須通過口令 沒有 授權(quán)的用戶不能查看網(wǎng)頁 如下圖 18 94 2 42 4 子系統(tǒng)整合方案 子系統(tǒng)整合方案 全礦井自動化系統(tǒng)共集成 24 個監(jiān)測監(jiān)控子系統(tǒng) 根據(jù)顧橋礦各子系統(tǒng)的控制點(diǎn) 的分布 控制方式及控制對象的不同及采用基于不同技術(shù)的控制器的特點(diǎn) 對已定 子系統(tǒng)和待定的子系統(tǒng)的情況分析 設(shè)備層的接入方案考慮以下三種接入方式 與子系統(tǒng)控制器聯(lián)接與子系統(tǒng)控制器聯(lián)接 對與采用 PLC 控制的子系統(tǒng) 如主副井提升控制系統(tǒng) 通風(fēng)機(jī)控制等 管控 服務(wù)器通過以太環(huán)網(wǎng)與 PLC 的以太網(wǎng)接口相連 而該 PLC 的 OPC Server 安裝在管控 服務(wù)器中與自動化平臺中的管控服務(wù)器進(jìn)行信息交互 該聯(lián)接方式須具備兩個條件 一是該 PLC 具有以太網(wǎng)通訊模塊或可插入以太通訊模塊 其次是子系統(tǒng)的控制邏輯 在 PLC 中 而不是在其上位機(jī)中 19 94 與子系統(tǒng)主機(jī)聯(lián)接與子系統(tǒng)主機(jī)聯(lián)接 對于煤礦專業(yè)性較強(qiáng)的子系統(tǒng) 如安全監(jiān)控 人員監(jiān)測及瓦斯抽放系統(tǒng)等 管 控服務(wù)器通過以太環(huán)網(wǎng)及 OPC DDE FTP 接口協(xié)議與該類型的子系統(tǒng)主機(jī)相聯(lián) 與基于與基于 PCPC 的嵌入式子系統(tǒng)聯(lián)接的嵌入式子系統(tǒng)聯(lián)接 基于 PC 的嵌入式子系統(tǒng)以其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單 價格便宜 但功能強(qiáng)大而受到工控 業(yè)內(nèi)人士青睞 該類型的系統(tǒng)近年來在煤礦也得到迅速的發(fā)展 如膠帶機(jī)控制子系 統(tǒng) 工作面順槽控制系統(tǒng)等都是采用該類型的系統(tǒng) 因其核心就是安裝嵌入系統(tǒng)的 計算機(jī) 管控服務(wù)器通過以太環(huán)網(wǎng)及 OPC DDE FTP 接口協(xié)議與該類型的嵌入 PC 相聯(lián) 20 94 以上三種方式的接入組件已在黃陵礦區(qū) 魯能上榆泉礦黃陵礦區(qū) 魯能上榆泉礦的全礦井綜合自動化項(xiàng) 目中使用 其實(shí)時性 可靠性均達(dá)到設(shè)計的要求 2 2 4 4 1 1 電力調(diào)度系統(tǒng)電力調(diào)度系統(tǒng) 電力調(diào)度子系統(tǒng)根據(jù)區(qū)域和控制要求的不同 設(shè)計三個區(qū)域調(diào)度分中心 地面 110KV 變電所分中心 地面各車間 10KV 變電所分中心 井下變電所分中心 每個分 中心設(shè)一臺專業(yè)操控站 整個電力調(diào)度系統(tǒng)設(shè)一臺瀏覽站并兼作備用站 各分中心 的開關(guān)柜通過所支持的接口 RJ45 RS485 就近接入環(huán)網(wǎng)交換機(jī) 設(shè)在調(diào)度中心的分中 心操控站通過環(huán)網(wǎng)與各自所管理的開關(guān)柜進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互 管控服務(wù)器通過 OPC DDE 接口從各分中心的專業(yè)操控站獲取數(shù)據(jù)并可發(fā)布命令 21 94 2 4 2 副井提升監(jiān)控系統(tǒng)副井提升監(jiān)控系統(tǒng) 副井提升為西門子 S7 400 的 PLC 系統(tǒng) 具備上位機(jī) 推薦的接入方案為 PLC 通過以太網(wǎng)通訊模塊掛接在環(huán)網(wǎng)上 在調(diào)度中心的管控服務(wù)器上安裝 S7 400 的 OPC Server Softnet 而管控服務(wù)器上的接入組件通過該 OPC Server Softnet 實(shí)現(xiàn)與 PLC 的信息交互 如果 PLC 聯(lián)接的條件不滿足 則采用備用方案 該系統(tǒng)的上位機(jī)通過以太網(wǎng)接 口掛接在環(huán)網(wǎng)交換機(jī)上 上位機(jī)軟件 通常為組態(tài)軟件 通過 OPC Server Softnet 軟件接口與管控服務(wù)器上的接入組件相聯(lián) 該子系統(tǒng)的信息與管控服務(wù)器實(shí)現(xiàn)交互 以實(shí)現(xiàn)在礦調(diào)度室對副井提升系統(tǒng)各工況參數(shù)的監(jiān)控 2 2 4 4 3 3 壓風(fēng)機(jī)自動控制系統(tǒng)壓風(fēng)機(jī)自動控制系統(tǒng) 壓風(fēng)機(jī)自動控制系統(tǒng)的電控由西門子 S7 300 的 PLC 完成 系統(tǒng)具備上位機(jī) 推薦的接入方案為 PLC 通過以太網(wǎng)通訊模塊掛接在環(huán)網(wǎng)上 在調(diào)度中心的管控服務(wù) 器上安裝 S7 300 的 OPC Server Softnet 而管控服務(wù)器上的接入組件通過該 OPC Server Softnet 實(shí)現(xiàn)與 PLC 的信息交互 如果 PLC 聯(lián)接的條件不滿足 則采用備用方案 該系統(tǒng)的上位機(jī)通過以太網(wǎng)接 口掛接在環(huán)網(wǎng)交換機(jī)上 上位機(jī)軟件 通常為組態(tài)軟件 通過 OPC Server Softnet 軟件接口與管控服務(wù)器上的接入組件相聯(lián) 該子系統(tǒng)的信息與管控服務(wù)器實(shí)現(xiàn)交互 以實(shí)現(xiàn)在礦調(diào)度室對壓風(fēng)機(jī)自動控制系統(tǒng)實(shí)時控制 西門子現(xiàn)場控制PLC OPC 管控服務(wù)器 副井提升控制PLC 工業(yè)以太環(huán)網(wǎng) 22 94 2 2 4 4 4 4 礦井日用消防水子系統(tǒng)礦井日用消防水子系統(tǒng) 礦井日用消防水子系統(tǒng)的電控由西門子 S7 300 的 PLC 完成 系統(tǒng)具備上位機(jī) 推薦的接入方案為 PLC 通過以太網(wǎng)通訊模塊掛接在環(huán)網(wǎng)上 在調(diào)度中心的管控服務(wù) 器上安裝 S7 300 的 OPC Server Softnet 而管控服務(wù)器上的接入組件通過該 OPC Server Softnet 實(shí)現(xiàn)與 PLC 的信息交互 如果 PLC 聯(lián)接的條件不滿足 則采用備用方案 該系統(tǒng)的上位機(jī)通過以太網(wǎng)接 口掛接在環(huán)網(wǎng)交換機(jī)上 上位機(jī)軟件 通常為組態(tài)軟件 通過 OPC Server Softnet 軟 件接口與管控服務(wù)器上的接入組件相聯(lián) 該子系統(tǒng)的信息與管控服務(wù)器實(shí)現(xiàn)交互 以實(shí)現(xiàn)在礦調(diào)度室對礦井日用消防水子系統(tǒng)實(shí)時控制 2 2 4 4 5 5 主井提升監(jiān)控系統(tǒng)主井提升監(jiān)控系統(tǒng) 主井提升為西門子 S7 400 PLC 系統(tǒng) 具備上位機(jī) 推薦的接入方案為 PLC 通 過以太網(wǎng)通訊模塊掛接在環(huán)網(wǎng)上 在調(diào)度中心的管控服務(wù)器上安裝 S7 400 的 OPC Server Softnet 而管控服務(wù)器上的接入組件通過該 OPC Server Softnet 實(shí)現(xiàn)與 PLC 的信息交互 如果 PLC 聯(lián)接的條件不滿足 則采用備用方案 該系統(tǒng)的上位機(jī)通過以太網(wǎng)接 OPC 管控服務(wù)器 壓風(fēng)機(jī)控制PLC 工業(yè)以太環(huán)網(wǎng) OPC 管控服務(wù)器 日用消防水系統(tǒng)控制PLC 工業(yè)以太環(huán)網(wǎng) 23 94 口在環(huán)網(wǎng)交換機(jī)上 上位機(jī)軟件 通常為組態(tài)軟件 通過 OPC Server Softnet 軟件 接口與管控服務(wù)器上的接入組件相聯(lián) 該子系統(tǒng)的信息與管控服務(wù)器實(shí)現(xiàn)交互 2 2 4 4 6 6 地面排矸子系統(tǒng) 地面排矸子系統(tǒng) 地面排矸子系統(tǒng)由兩個各自獨(dú)立的系統(tǒng)組成 一是推車翻罐系統(tǒng) 二是矸石山 提升系統(tǒng) 現(xiàn)分別簡述兩個系統(tǒng)接入環(huán)網(wǎng)的方式 推車翻罐系統(tǒng)的控制由西門子 S7 300 PLC 系統(tǒng)完成 無上位機(jī) 推薦的接入方 案為 PLC 通過以太網(wǎng)通訊模塊掛接在環(huán)網(wǎng)上 在調(diào)度中心的管控服務(wù)器上安裝 S7 300 的 OPC Server Softnet 而管控服務(wù)器上的接入組件通過該 OPC Server Softnet 實(shí)現(xiàn)與 PLC 的信息交互 矸石山提升系統(tǒng)的控制由三菱 PLC 完成 具備上位機(jī) 推薦方案為該系統(tǒng)的上 位機(jī)通過以太網(wǎng)接口掛接在環(huán)網(wǎng)交換機(jī)上 上位機(jī)軟件 通常為組態(tài)軟件 通過 OPC Server Softnet 軟件接口與管控服務(wù)器上的接入組件相聯(lián) 該子系統(tǒng)的信息與管 控服務(wù)器實(shí)現(xiàn)交互 2 2 4 4 7 7 鍋爐房子系統(tǒng) 鍋爐房子系統(tǒng) 鍋爐房子系統(tǒng)的電控系統(tǒng)選用 1 套天津中環(huán)自動化公司的 DCS 系統(tǒng) 具有上位 機(jī) 推薦方案為該系統(tǒng)的上位機(jī)通過以太網(wǎng)接口掛接在環(huán)網(wǎng)交換機(jī)上 上位機(jī)軟件 OPC 管控服務(wù)器 工業(yè)以太環(huán)網(wǎng) 排矸系統(tǒng)控制器排矸系統(tǒng)上位機(jī) OPC 管控服務(wù)器 主井提升控制PLC 工業(yè)以太環(huán)網(wǎng) 24 94 通常為組態(tài)軟件 通過 OPC Server 軟件接口與管控服務(wù)器上的接入組件相聯(lián) 該 子系統(tǒng)的信息與管控服務(wù)器實(shí)現(xiàn)交互 2 4 8 待定子系統(tǒng) 待定子系統(tǒng)的接入方案原則上須符合 2 4 中所描述的三種接入方式的一種 如果 有特殊的接口和協(xié)議 也可進(jìn)行個案設(shè)計 以求達(dá)到最佳實(shí)施和運(yùn)行效果 對于今后實(shí)施的待定子系統(tǒng) 推薦采用以本安型的嵌入式對于今后實(shí)施的待定子系統(tǒng) 推薦采用以本安型的嵌入式 PC 控制器核心 以控制器核心 以 現(xiàn)場總線為基礎(chǔ)所構(gòu)成的系統(tǒng) 這種系統(tǒng)的模式 是現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)場總線為基礎(chǔ)所構(gòu)成的系統(tǒng) 這種系統(tǒng)的模式 是現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和 現(xiàn)代控制技術(shù)等領(lǐng)域近年來不斷發(fā)展所催生的產(chǎn)物 代表著未來控制系統(tǒng) 特別是現(xiàn)代控制技術(shù)等領(lǐng)域近年來不斷發(fā)展所催生的產(chǎn)物 代表著未來控制系統(tǒng) 特別是 在類似煤礦應(yīng)用場合的控制系統(tǒng)的發(fā)展方向 在類似煤礦應(yīng)用場合的控制系統(tǒng)的發(fā)展方向 在子系統(tǒng)內(nèi)部信息種類相對單一的場合 現(xiàn)場總線具有足以發(fā)揮它響應(yīng)快 實(shí)在子系統(tǒng)內(nèi)部信息種類相對單一的場合 現(xiàn)場總線具有足以發(fā)揮它響應(yīng)快 實(shí) 時性好等獨(dú)特的優(yōu)勢 相對時性好等獨(dú)特的優(yōu)勢 相對 PLC 實(shí)線連接方式 現(xiàn)場總線具有電纜用量小 連接方實(shí)線連接方式 現(xiàn)場總線具有電纜用量小 連接方 便 控制范圍大的優(yōu)勢 特別適合煤礦空間位置狹長場合的使用 尤其是可和各種便 控制范圍大的優(yōu)勢 特別適合煤礦空間位置狹長場合的使用 尤其是可和各種 智能傳感器 執(zhí)行器之間的完美連接 可將智能設(shè)備的功能得到充分的發(fā)揮 智能傳感器 執(zhí)行器之間的完美連接 可將智能設(shè)備的功能得到充分的發(fā)揮 作為控制主機(jī)的本安型嵌入式作為控制主機(jī)的本安型嵌入式 PC 控制機(jī) 與控制機(jī) 與 PLC 相比 在人機(jī)界面 網(wǎng)絡(luò)功相比 在人機(jī)界面 網(wǎng)絡(luò)功 能 計算功能 控制策略多樣性 軟硬件的可裁剪性等方面具有明顯的優(yōu)勢 特別能 計算功能 控制策略多樣性 軟硬件的可裁剪性等方面具有明顯的優(yōu)勢 特別 適合形成各種專用控制機(jī) 使得其專用功能 進(jìn)行效率 可靠性和實(shí)用性大為提高 適合形成各種專用控制機(jī) 使得其專用功能 進(jìn)行效率 可靠性和實(shí)用性大為提高 特別是本安化的優(yōu)勢 在煤礦中尤為突出 特別是本安化的優(yōu)勢 在煤礦中尤為突出 這類系統(tǒng)特別適合構(gòu)成井下膠帶輸煤控制子系統(tǒng) 工作面設(shè)備控制子系統(tǒng) 井這類系統(tǒng)特別適合構(gòu)成井下膠帶輸煤控制子系統(tǒng) 工作面設(shè)備控制子系統(tǒng) 井 下排水子系統(tǒng) 井下變電站監(jiān)控子系統(tǒng)以及區(qū)域綜合監(jiān)控站等 下排水子系統(tǒng) 井下變電站監(jiān)控子系統(tǒng)以及區(qū)域綜合監(jiān)控站等 2 4 9 操作站的安排 調(diào)度中心設(shè)計三排操作臺如下圖所示 OPC 管控服務(wù)器 鍋爐房DCS系統(tǒng) 工業(yè)以太環(huán)網(wǎng) DCS系統(tǒng)上位機(jī) 25 94 第一排為主控區(qū) 設(shè) 12 臺操控站 其中原煤系統(tǒng) 3 臺 通風(fēng)安全監(jiān)測 2 臺 電 力 2 臺 工業(yè)電視 1 臺 井下排水 1 臺 副井提升 1 臺 選煤外運(yùn)系統(tǒng) 1 臺 1 臺 備用 第二排為輔控區(qū) 設(shè) 10 臺操控站 其中抽風(fēng)機(jī) 瓦斯抽放 1 臺 井下降溫 注 氮系統(tǒng) 1 臺 輔助運(yùn)輸 1 臺 排矸系統(tǒng) 1 臺 選煤廠 1 臺 人員跟綜 1 臺 壓風(fēng)機(jī) 鍋爐 1 臺 水處理及消防 1 臺 第三排為系統(tǒng)維護(hù)區(qū) 設(shè) 8 臺工程師站 每個功能區(qū)配 1 臺工程師站或備用站 3 3 系統(tǒng)的安全設(shè)計 系統(tǒng)的安全設(shè)計 人們在得益于信息革命所帶來的新機(jī)遇 享受新技術(shù)帶來的便利的同時 也不 得不面對信息安全問題的嚴(yán)峻考驗(yàn) 通過網(wǎng)絡(luò)傳遞的信息會不會被截獲和篡改 網(wǎng) 絡(luò)另一方的人的身份是否真實(shí) 等等這些信息安全問題已經(jīng)引起了各部門 各企業(yè) 以及每個互聯(lián)網(wǎng)用戶的重視 系統(tǒng)安全是關(guān)系到系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵 本信息管理 系統(tǒng)從以下幾個方面保證信息安全 3 13 1 用戶認(rèn)證管理用戶認(rèn)證管理 系統(tǒng)根據(jù)用戶對數(shù)據(jù)的不同需求 將用戶分成若干個工作組 不同的工作組有 不同的權(quán)限 服務(wù)器根據(jù)用戶輸入的標(biāo)識和口令 確認(rèn)其為合法用戶后 根據(jù)其權(quán) 26 94 限開放相關(guān)子系統(tǒng)供其查詢和操作 從而阻止非法用戶對系統(tǒng)的 侵入 3 2 防火墻技術(shù) 系統(tǒng)對接入的寬帶網(wǎng)安裝防火墻 以阻止外來黑客的非法入侵 3 3 數(shù)據(jù)備份 數(shù)據(jù)備份可用兩臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器加一臺磁盤陣列柜實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的冗余 3 4 網(wǎng)絡(luò)防病毒技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)病毒是網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)行的大敵 由于網(wǎng)絡(luò)病毒的形式很多 對系統(tǒng) 文件 磁盤操作構(gòu)成威脅 直接影響網(wǎng)絡(luò)