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煤礦綜合自動化系統(tǒng)講座 二 孟凡強2010年8月 QQ 469177341phone總綱要 煤礦主要生產(chǎn)工藝煤礦生產(chǎn)系統(tǒng) 安全系統(tǒng)業(yè)務(wù)需求煤礦綜合自動化系統(tǒng)基本概念建設(shè)內(nèi)容關(guān)鍵技術(shù)自動化 信息化 數(shù)字化比較煤礦綜合自動化系統(tǒng)解決方案生產(chǎn)自動化安全監(jiān)控安全生產(chǎn)管理輔助系統(tǒng) 第二部分 煤礦綜合自動化系統(tǒng) 一 什么是煤礦綜合自動化系統(tǒng) 1 概念 概念提出 煤礦綜合自動化又稱CIMAS ComputerIntegratedMineAutomationSystem 基于CIMS ComputerIntegratedManufacturingSystem 原理提出 應用技術(shù) 應用現(xiàn)代電子技術(shù)和自動化技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及計算機技術(shù)等 功能分析 實現(xiàn)對礦井生產(chǎn)過程全面監(jiān)控的系統(tǒng) 把采掘生產(chǎn)設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng) 皮帶運輸監(jiān)控系統(tǒng) 輔助生產(chǎn)設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)等子系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行集中監(jiān)控 實現(xiàn)生產(chǎn)及輔助生產(chǎn)各運行參數(shù)的統(tǒng)計并上傳至礦區(qū)辦公局域網(wǎng) 這樣使得煤礦生產(chǎn)和管理更加科學高效 同時將一些主要生產(chǎn)數(shù)據(jù)和安全情況向上一級管理部門進行匯報 上一級管理部門可以通過這些數(shù)據(jù)對煤礦進行遠程實時監(jiān)視 出現(xiàn)緊急情況發(fā)出告警信號 一 什么是煤礦綜合自動化系統(tǒng) 1 概念 1 系統(tǒng)集成 生產(chǎn)控制及檢測系統(tǒng) 采煤工作面 綜掘工作面 皮帶運輸 地面洗選 礦井供電 井下主排水 礦井主通風機等輔助生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù) 工藝參數(shù)據(jù) 礦井環(huán)境監(jiān)測 束管監(jiān)測等系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù) 生產(chǎn)管理系統(tǒng) 安全管理 生產(chǎn)調(diào)度 生產(chǎn)計劃組織及機電管理等信息應用系統(tǒng) 及企業(yè)管理信息系統(tǒng) 辦公自動化 財務(wù)管理 物資供應管理 人力資源管理 資產(chǎn)管理等 的集成 生產(chǎn)與管理的集成 2 技術(shù)及裝備 網(wǎng)絡(luò) 通信 數(shù)據(jù)庫 自動化 信息化以及工業(yè)電視等技術(shù)及設(shè)備 3 目標 提高煤礦安全管理能力 實現(xiàn)生產(chǎn) 管理的一體化 生產(chǎn)自動化 管理自動化 一 什么是煤礦綜合自動化系統(tǒng) 2 邏輯架構(gòu)圖 一 什么是煤礦綜合自動化系統(tǒng) 3 系統(tǒng)分析 三個層次 基礎(chǔ)自動化層 數(shù)據(jù)處理層 業(yè)務(wù)應用層安全 生產(chǎn)數(shù)據(jù) 管理信息集成綜合自動化信息集成平臺 二 煤礦綜合自動化系統(tǒng)主要內(nèi)容 煤礦綜合自動化系統(tǒng)解決的是安全 生產(chǎn)兩大主題 進行科學精細化管理 達到管控一體化 數(shù)據(jù)處理 管理 決策 數(shù)據(jù) 信息 安全生產(chǎn) 二 煤礦綜合自動化系統(tǒng)主要內(nèi)容 1 基礎(chǔ)自動化礦井生產(chǎn)自動化系統(tǒng) PCS 1 綜采工作面自動化控制系統(tǒng) 2 掘進工作面自動控制系統(tǒng) 3 主運輸皮帶集中控制系統(tǒng) 4 礦井主排水自動控制系統(tǒng) 5 主扇風機自動控制系統(tǒng) 6 壓風機自動控制系統(tǒng) 7 地面篩選集中控制系統(tǒng) 8 選煤廠綜合自動化 9 地面裝車自動控制系統(tǒng) 10 井下輔助運輸監(jiān)控系統(tǒng) 11 礦井主煤流計量系統(tǒng) 12 礦井供電自動化控制系統(tǒng)等 安全管理監(jiān)控系統(tǒng) 1 礦井巷道頂板壓力監(jiān)測系統(tǒng) 2 安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng) 3 人員定位跟蹤系統(tǒng) 4 礦井安全生產(chǎn)無線監(jiān)管系統(tǒng)等 輔助安全監(jiān)控系統(tǒng) 1 視頻監(jiān)控系統(tǒng) 2 礦井調(diào)度通信及井下無線通信系統(tǒng) 2 煤礦安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)MES 業(yè)務(wù)應用 3 企業(yè)管理 決策系統(tǒng) 業(yè)務(wù)應用 10 2 關(guān)鍵技術(shù) 兩個網(wǎng)絡(luò) 一個平臺 1 兩個網(wǎng)絡(luò) 工業(yè)網(wǎng)絡(luò) 生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備數(shù)據(jù) 運行狀態(tài) 電機溫度 軸承溫度 振動等 工藝參數(shù) 水位 流量 壓力 煤位等 及環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù) 安全監(jiān)測數(shù)據(jù) 火災束管監(jiān)測的數(shù)據(jù) 的傳輸通道 數(shù)據(jù)傳輸高速公路 企業(yè)信息網(wǎng) 企業(yè)實現(xiàn)信息化的物質(zhì)基礎(chǔ) 企業(yè)管理相關(guān)信息共享 實現(xiàn)企業(yè)信息化管理 11 2 一個平臺 即綜合自動化信息集成平臺 類似于物流中心和橋梁 主要作用 數(shù)據(jù)采集 提供統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口 通訊協(xié)議 采集一線生產(chǎn)數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)存儲 分析 將數(shù)據(jù)分類存儲 加以分析 物流中心 遠程監(jiān)控 利用組態(tài)軟件 開發(fā)人機界面 HMI 遠程監(jiān)測監(jiān)控設(shè)備狀況及生產(chǎn)狀態(tài) 監(jiān)測環(huán)境狀態(tài) 異常情況報警 生產(chǎn)管理系統(tǒng)應用 利用采集到的數(shù)據(jù) 結(jié)合安全 生產(chǎn)管理模式 開發(fā)生產(chǎn)管理系統(tǒng) 信息化數(shù)據(jù)來源 為企業(yè)管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)源 橋梁 2 關(guān)鍵技術(shù) 12 井下設(shè)備要取得煤安標志 MA 及礦用防爆證書 3 裝備要求 13 三 綜合自動化網(wǎng)絡(luò) 1 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 現(xiàn)場總線 Profibus ControlNet 工業(yè)以太網(wǎng) 赫斯曼 西門子 MOXA等提供解決方案 常用的 14 1 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 拓撲結(jié)構(gòu)圖 15 1 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 環(huán)網(wǎng) 井上 井下2個環(huán)網(wǎng) 冗余 2臺核心交換機 冗余熱備份 鏈路冗余 服務(wù)器冗余 工作站冗余 設(shè)備 網(wǎng)絡(luò)交換機 服務(wù)器 工作站 16 1 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)安全規(guī)劃 網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備 防火墻或網(wǎng)閘 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量控制 通信線路安全 網(wǎng)絡(luò)防病毒 17 2 企業(yè)信息化網(wǎng)絡(luò) 企業(yè)信息化網(wǎng)絡(luò) 局域網(wǎng) 煤礦實現(xiàn)信息化物質(zhì)基礎(chǔ) 銷售信息 物資采購信息和庫存信息 財務(wù)管理信息 生產(chǎn)調(diào)度信息 安全管理信息 企業(yè)接入煤礦集團中心及Internet上網(wǎng)業(yè)務(wù)為核心的企業(yè)計算機管理信息化系統(tǒng)提供硬件傳輸平臺 18 2 企業(yè)信息化網(wǎng)絡(luò) 拓撲結(jié)構(gòu)圖 19 2 企業(yè)信息化網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 星型結(jié)構(gòu) 三層架構(gòu) 接入層 匯聚層 核心層 服務(wù)器及存儲 網(wǎng)絡(luò)安全規(guī)劃 20 3 兩個網(wǎng)絡(luò)互連 21 四 綜合自動化信息集成平臺 數(shù)據(jù)集成的業(yè)務(wù)需求 數(shù)據(jù)集成的技術(shù)需求 數(shù)出一門 保證數(shù)據(jù)的有效性和一致性不同業(yè)務(wù)和系統(tǒng)間能夠?qū)崟r的交換和共享數(shù)據(jù)匯總 分析和展示企業(yè)歷史的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)從管理角度 透明底層的數(shù)據(jù) 監(jiān)督數(shù)據(jù)的準確性從管理角度 規(guī)范業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)流程 提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)發(fā)布平臺提供統(tǒng)一的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)與管理信息的數(shù)據(jù)集成平臺關(guān)系數(shù)據(jù)庫和實時數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)整合 22 1 架構(gòu) 架構(gòu)圖 23 2 平臺構(gòu)成基于工業(yè)組態(tài)軟件平臺 實時歷史數(shù)據(jù)庫 結(jié)合礦井具體情況而開發(fā) 數(shù)據(jù)采集監(jiān)控組態(tài)實時歷史數(shù)據(jù)庫WEB客戶端 24 3 平臺特點 集成性 實現(xiàn)不同應用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享和應用集成 開放性 提供DDE ODBC Web OPC等標準接接口 實現(xiàn)了生產(chǎn)數(shù)據(jù)與其它應用程序 Internet Intranet的連接 為應用開發(fā)提供了統(tǒng)一的系統(tǒng)資源和共享資源 透明性 易于操作 便于修改與調(diào)試 功能多效性 提供了共享的數(shù)據(jù)管理 數(shù)據(jù)服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)通信等功能 25 五 綜合自動化系統(tǒng)通訊接口及協(xié)議規(guī)劃 物理層 硬件設(shè)備層通過加裝以太網(wǎng)卡或轉(zhuǎn)換接口卡來支持以太網(wǎng)標準和TCP IP協(xié)議目前煤炭行業(yè)自動化控制系統(tǒng)常用的物理接口類型如下表 26 五 綜合自動化系統(tǒng)通訊接口及協(xié)議規(guī)劃 協(xié)議層 軟件層根據(jù)不同的協(xié)議 配置相應的數(shù)采接口程序進行數(shù)據(jù)的采集 然后存儲在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺目前煤炭行業(yè)自動化控制系統(tǒng)常用的軟件協(xié)議如下表 27 五 綜合自動化系統(tǒng)通訊接口及協(xié)議規(guī)劃 幾種數(shù)據(jù)采集的標準接口 28 五 綜合自動化系統(tǒng)通訊接口及協(xié)議規(guī)劃 子系統(tǒng)接入硬件要求原則上各子系統(tǒng)的接入應都從PLC直接接入工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)采用PLC方式接入時PLC控制器采用國際知名的主流設(shè)備PLC具備支持以太網(wǎng)的模塊采用上位機接入方式時上位機要求預留接入以太網(wǎng)或其他通訊接口所有接入方式的硬件接口須采用標準以太網(wǎng)接口 RJ45 其它接入方式時可參照上位機或PLC的接入要求靈活開放的數(shù)據(jù)接口支持OPC TCP IP ASCII SNMP NetDDE COM等通訊協(xié)議或RS232 485 422串口通訊接口或開放的API OCX軟件接口 29 五 綜合自動化系統(tǒng)通訊接口及協(xié)議規(guī)劃 通過OPC DDE接口采集數(shù)據(jù) 針對具有OPCServer功能的自動化系統(tǒng) 既可以作為OPC服務(wù)器 也可以作為OPC客戶端 開發(fā)人員可以從任何一個OPC服務(wù)器直接獲取動態(tài)數(shù)據(jù) 并集成到iFIX工作臺內(nèi) 由實時數(shù)據(jù)庫完成到監(jiān)控端的數(shù)據(jù)下發(fā) 五 綜合自動化系統(tǒng)通訊接口及協(xié)議規(guī)劃 通過ODBC接口采集數(shù)據(jù) 針對不能提供直接接口而提供數(shù)據(jù)庫支持的系統(tǒng) 如汽車衡和軌道衡 iFIX全面支持ODBCAPI接口 通過數(shù)據(jù)庫訪問進行數(shù)據(jù)采集 同時將采集到的數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)綄崟r數(shù)據(jù)庫進行存儲 由實時數(shù)據(jù)庫完成到監(jiān)控端的數(shù)據(jù)下發(fā) 六 自動化 信息化 數(shù)字化比較 目前煤礦現(xiàn)代化建設(shè)中幾種表述 自動化信息化數(shù)字化 六 自動化 信息化 數(shù)字化比較 1 從三者概念表述 內(nèi)容描述及層次結(jié)構(gòu)上看 存在聯(lián)系 都是煤礦發(fā)展方向2 本質(zhì)上沒有區(qū)別 而是從不同角度提出煤炭企業(yè)今后發(fā)展的方向 三者之間信息化是實質(zhì) 數(shù)字化是表達形式 自動化是基礎(chǔ)和目的 所有的高產(chǎn)高效的現(xiàn)代化礦井其核心是信息 即各種信息的采集 傳輸 應用和反饋的閉環(huán)過程 隨著計算機技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展 所有的信息都將以數(shù)字 化 的方式表現(xiàn)出來 其應用的最終價值將體現(xiàn)在礦井安全生產(chǎn)自動化 管控一體化 上 體現(xiàn)在企業(yè)的減人增效 保障安全上 1 信息化是現(xiàn)代化礦井的實質(zhì) 現(xiàn)代化礦井實質(zhì)上是依賴對礦井地理 生產(chǎn) 安全 設(shè)備 管理和市場等方面的信息進行采集 傳輸 處理 應用和提升 達到信息增值的目的 其主要內(nèi)容包括信息的采集 傳感器與檢測 信息的傳輸 通信 信息的處理 計算機 信息的應用與集成 自動化 等等 信息是未來煤礦企業(yè)的重要戰(zhàn)略資源 擁有全面 完整 準確的信息是企業(yè)提高生產(chǎn)能力 保證安全 提高管理水平 市場應變能力和競爭能力的重要保障 六 自動化 信息化 數(shù)字化比較 2 數(shù)字化是信息的表達形式 而且是信息最高 最先進的表達形式 由于計算機技術(shù) 微電子技術(shù) 尤其是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展 許多煤礦的地理信息 生產(chǎn)信息 安全信息 設(shè)備工況信息從采集 傳感器 開始 就實現(xiàn)了數(shù)字化 網(wǎng)絡(luò)化 傳感器在采集信息的同時 它可以對信息進行處理 自校正等 不僅使被采集的信息更準確 而且可以在一根總線上掛許多個傳感器 使信息傳輸系統(tǒng)更簡便 而被采集的信息不會因傳輸距離和環(huán)境使精度受到影響 由于信息是以數(shù)字的形式進行采集 處理 傳輸和應用 因此 生產(chǎn) 安全 管理 市場等信息可以在一個統(tǒng)一的平臺上進行傳輸和交流 使所有的信息能得到更充分的應用 使所采集到的信息得到更大的增值 3 自動化 管控一體化 則是現(xiàn)代化礦井的重要基礎(chǔ)和目的 自動化是指機械設(shè)備或生產(chǎn)過程 煤礦包括環(huán)境安全 管理過程 DA BA 在沒有人的直接參與 經(jīng)過自動檢測 信息傳輸 信息處理 分析判斷 操縱控制 實現(xiàn)所要達到的目標 信息化 數(shù)字化 的信息絕大部分來自于各種生產(chǎn) 工況 安全的自動檢測裝置 傳感器 這些是信息化 數(shù)字化 的基礎(chǔ) 反之 由于實現(xiàn)了信息化 數(shù)字化 可以在地面對礦井的生產(chǎn)設(shè)備的工況進行監(jiān)測和自動