煤礦安全自動化系統(tǒng)及實現(xiàn)

1、煤礦安全自動化系統(tǒng)及實現(xiàn) 1煤礦安全生產(chǎn)綜合自動化系統(tǒng)設(shè)計 本綜合自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集主要包括以下幾個子系統(tǒng)：綜采工作面監(jiān)控系統(tǒng)、運輸監(jiān)控系統(tǒng)、通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)、井下水處理系統(tǒng)、壓風(fēng)制氮監(jiān)控系統(tǒng)、鍋爐房監(jiān)控系統(tǒng)、煤流計量系統(tǒng)、安全監(jiān)測系統(tǒng)、礦壓安全監(jiān)測系統(tǒng)及井上/井下供電系統(tǒng)等。煤礦安全生產(chǎn)綜合自動化系統(tǒng)的設(shè)計主要包括：系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺設(shè)計、數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)設(shè)計及前端監(jiān)控平臺設(shè)計三個主要部分。 1.1綜合自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺 大型控制系統(tǒng)往往包含各種FCS、DCS及PLC系統(tǒng)，因此，系統(tǒng)重點在于實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、通訊協(xié)議以及應(yīng)用接口最大限度上的集成。鑒于工業(yè)以太網(wǎng)的優(yōu)勢，本系統(tǒng)在網(wǎng)

2、絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及通訊協(xié)議方面，所有系統(tǒng)均在網(wǎng)絡(luò)層使用TCP/IP協(xié)議。本系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)平臺為1000M冗余環(huán)形工業(yè)以太網(wǎng)，分為地面和井下兩個光纖環(huán)網(wǎng)，以太網(wǎng)交換機(jī)分別掛接在環(huán)網(wǎng)上，并未監(jiān)控分站的接入提供10M/100M下聯(lián)接口。每個環(huán)網(wǎng)有兩個邏輯獨立的單環(huán)，傳輸方向相反，并配置成自動切換的自愈環(huán)，保證任何一個主交換機(jī)出現(xiàn)問題，所有服務(wù)器和在線工作站可繼續(xù)工作，環(huán)網(wǎng)重構(gòu)時間嚴(yán)格小于200ms。 1.2綜合自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集及處理平臺 在監(jiān)控級統(tǒng)一為工業(yè)以太網(wǎng)后，并沒有完全解決問題，因為各個產(chǎn)品與設(shè)備之間在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層的協(xié)議存在巨大差異，因此必須通過軟件的形式將各種接口進(jìn)行整合。目前在控制系統(tǒng)中，應(yīng)用程序

3、之間的數(shù)據(jù)通訊方法較多，主要有方式、方式及方式等，各種方式都有各自的特點及適用場合，必須根據(jù)具體情況選擇不同的方式。DDE方式通過建立數(shù)據(jù)鏈路實現(xiàn)用戶應(yīng)用程序進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，ODBC是微軟公司開放服務(wù)結(jié)構(gòu)WOSA中有關(guān)數(shù)據(jù)庫的一個部分，它建立了一組規(guī)范，并提供了一組對數(shù)據(jù)庫訪問的標(biāo)準(zhǔn)API（應(yīng)用程序編程接口）。OPC技術(shù)建立了符合工業(yè)控制要求的接口規(guī)范，將現(xiàn)場信號按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)與SCADA、HMI等軟件無縫連接起來，同時將硬件和應(yīng)用軟件有效地分離開，只要硬件開發(fā)商提供帶有OPC接口的服務(wù)器，任何支持OPC接口的客戶程序均可采用統(tǒng)一的方式讀取這些設(shè)備的數(shù)據(jù)。本綜合自動化系統(tǒng)包含的廠家及設(shè)備眾多，按

4、接口類型大致分為三類：1）原系統(tǒng)采用PLC控制的采用OPC方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集（為了保證數(shù)據(jù)通訊的安全穩(wěn)定性，數(shù)據(jù)需從以太網(wǎng)模塊采集，沒有的需要加裝以太網(wǎng)模塊）；2）原系統(tǒng)底層采用數(shù)據(jù)庫的采用ODBC方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；3）原系統(tǒng)采用通訊管理機(jī)的采用加裝PLC系統(tǒng)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集（如變電所系統(tǒng)，需將相應(yīng)的CDT電力規(guī)約數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換）。系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)服務(wù)器、WEB服務(wù)器及歷史歸檔服務(wù)器。數(shù)據(jù)服務(wù)器主要是進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集并進(jìn)行實時顯示。WEB服務(wù)器主要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，使得辦公網(wǎng)絡(luò)中的電腦也可以瀏覽現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)。歷史歸檔服務(wù)器主要是對重要數(shù)據(jù)進(jìn)行歸檔，歸檔周期為2個月，方便事后查詢。在數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上，綜合

5、自動化系統(tǒng)還應(yīng)對重要設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程啟停及遠(yuǎn)程控制，如綜采工作面設(shè)備、排水設(shè)備及各種電機(jī)泵類設(shè)備等。綜合自動化系統(tǒng)的另一個重要任務(wù)就是為調(diào)度人員提供關(guān)鍵參考數(shù)據(jù)，包括某些原始數(shù)據(jù)及處理數(shù)據(jù)，并提供報警信息。 1.3綜合自動化系統(tǒng)前端監(jiān)控平臺 本系統(tǒng)采用西門子WinCC軟件作為監(jiān)控平臺。基于個人計算機(jī)，同時具有控制自動化過程的強大功能和極高性價比的（監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）級的操作監(jiān)視系統(tǒng)。WinCC是現(xiàn)代化的系統(tǒng)，它具有廣泛的應(yīng)用和極高的兼容性，適用于辦公室和制造系統(tǒng)。系統(tǒng)界面如圖1所示。 2總結(jié) 將綜合自動化技術(shù)及工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到煤礦生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)中，是煤礦監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的方向，這不僅實現(xiàn)了各子系統(tǒng)的全集成，解決現(xiàn)有煤礦監(jiān)控設(shè)備的弊端，還能很好的解決煤礦生產(chǎn)中遇到的問題，是事故降到最低點，給煤礦企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，同時在其他工業(yè)領(lǐng)域也面臨系統(tǒng)整合和更完善的綜合管理要求，本文設(shè)計的方法提供了一個思路，具有