煤礦自動(dòng)化系統(tǒng)課件

煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)講座（二）

孟凡強(qiáng)2010年8月

QQ：469177341phone礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)講座（二）

1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(dòng)化系統(tǒng)基本概念建設(shè)內(nèi)容關(guān)鍵技術(shù)自動(dòng)化、信息化、數(shù)字化比較煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)解決方案生產(chǎn)自動(dòng)化安全監(jiān)控安全生產(chǎn)管理輔助系統(tǒng)總綱要煤礦主要生產(chǎn)工藝2第二部分煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)第二部分煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)3一、什么是煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)1.概念概念提出：煤礦綜合自動(dòng)化又稱CIMAS（ComputerIntegratedMineAutomationSystem），基于CIMS（ComputerIntegratedManufacturingSystem）原理提出；

應(yīng)用技術(shù)：應(yīng)用現(xiàn)代電子技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)等；功能分析：實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井生產(chǎn)過(guò)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(yùn)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(jìn)行集中監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)及輔助生產(chǎn)各運(yùn)行參數(shù)的統(tǒng)計(jì)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(xué)高效。同時(shí)將一些主要生產(chǎn)數(shù)據(jù)和安全情況向上一級(jí)管理部門進(jìn)行匯報(bào)，上一級(jí)管理部門可以通過(guò)這些數(shù)據(jù)對(duì)煤礦進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)視。出現(xiàn)緊急情況發(fā)出告警信號(hào)。一、什么是煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)1.概念概念提出：煤礦綜合自動(dòng)化4一、什么是煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)1.概念1）系統(tǒng)集成：生產(chǎn)控制及檢測(cè)系統(tǒng)（采煤工作面、綜掘工作面、皮帶運(yùn)輸、地面洗選、礦井供電、井下主排水、礦井主通風(fēng)機(jī)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(cè)、束管監(jiān)測(cè)等系統(tǒng)監(jiān)測(cè)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(jì)劃組織及機(jī)電管理等信息應(yīng)用系統(tǒng)）及企業(yè)管理信息系統(tǒng)（辦公自動(dòng)化、財(cái)務(wù)管理、物資供應(yīng)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(kù)、自動(dòng)化、信息化以及工業(yè)電視等技術(shù)及設(shè)備。3）目標(biāo)：提高煤礦安全管理能力；實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、管理的一體化(生產(chǎn)自動(dòng)化、管理自動(dòng)化)一、什么是煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)1.概念1）系統(tǒng)集成：生產(chǎn)控制及5一、什么是煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)2、邏輯架構(gòu)圖一、什么是煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)2、邏輯架構(gòu)圖6一、什么是煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)3.系統(tǒng)分析三個(gè)層次：基礎(chǔ)自動(dòng)化層、數(shù)據(jù)處理層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層安全、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、管理信息集成綜合自動(dòng)化信息集成平臺(tái)一、什么是煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)3.系統(tǒng)分析三個(gè)層次：基礎(chǔ)自動(dòng)化7二、煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)主要內(nèi)容煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)解決的是安全、生產(chǎn)兩大主題，進(jìn)行科學(xué)精細(xì)化管理，達(dá)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(dòng)化系統(tǒng)主要內(nèi)容煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)解決的是安全8二、煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)主要內(nèi)容1、基礎(chǔ)自動(dòng)化礦井生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)（PCS）

(1)綜采工作面自動(dòng)化控制系統(tǒng)；

(2)掘進(jìn)工作面自動(dòng)控制系統(tǒng)；

(3)主運(yùn)輸皮帶集中控制系統(tǒng)；

(4)礦井主排水自動(dòng)控制系統(tǒng)；

(5)主扇風(fēng)機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)；

(6)壓風(fēng)機(jī)自動(dòng)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(dòng)化；

(9)地面裝車自動(dòng)控制系統(tǒng)；

(10)井下輔助運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)

(11)礦井主煤流計(jì)量系統(tǒng)；(12)礦井供電自動(dòng)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(cè)系統(tǒng)；（2）安全監(jiān)測(cè)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(wú)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(wú)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(yīng)用）3、企業(yè)管理、決策系統(tǒng)（業(yè)務(wù)應(yīng)用）

二、煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)主要內(nèi)容1、基礎(chǔ)自動(dòng)化安全管理監(jiān)控系統(tǒng)9102、關(guān)鍵技術(shù)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)平臺(tái)。1）兩個(gè)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(yùn)行狀態(tài)、電機(jī)溫度、軸承溫度、振動(dòng)等）、工藝參數(shù)（水位、流量、壓力、煤位等）及環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、火災(zāi)束管監(jiān)測(cè)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(shí)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(shí)現(xiàn)企業(yè)信息化管理。

102、關(guān)鍵技術(shù)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)平臺(tái)。112）一個(gè)平臺(tái)：即綜合自動(dòng)化信息集成平臺(tái)，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(chǔ)、分析

：將數(shù)據(jù)分類存儲(chǔ)，加以分析；（物流中心）遠(yuǎn)程監(jiān)控：利用組態(tài)軟件，開發(fā)人機(jī)界面（HMI），遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控設(shè)備狀況及生產(chǎn)狀態(tài)；監(jiān)測(cè)環(huán)境狀態(tài)；異常情況報(bào)警；生產(chǎn)管理系統(tǒng)應(yīng)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(lái)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)112）一個(gè)平臺(tái)：即綜合自動(dòng)化信息集成平臺(tái)，類似于物流中心和12井下設(shè)備要取得煤安標(biāo)志（MA）及礦用防爆證書3、裝備要求12井下設(shè)備要取得煤安標(biāo)志（MA）及礦用防爆證書3、裝備要求13三、綜合自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)1、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)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）13三、綜合自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)1、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)總線——Profi141、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖141、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖151、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)環(huán)網(wǎng)：井上、井下2個(gè)環(huán)網(wǎng)；冗余：2臺(tái)核心交換機(jī)，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(jī)；服務(wù)器；工作站。。。151、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)環(huán)網(wǎng)：井上、井下2個(gè)環(huán)網(wǎng)；161、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。企業(yè)信息管理網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備調(diào)度中心千兆路由環(huán)網(wǎng)冗余冗余鏈路冗余鏈路服務(wù)器群數(shù)據(jù)采集服務(wù)器冗余熱備6、設(shè)備安全設(shè)置7、網(wǎng)絡(luò)安全策略各監(jiān)控子系統(tǒng)等操作站、控制主機(jī)2、防/殺病毒3、數(shù)據(jù)安全控制4、系統(tǒng)漏洞掃描5、系統(tǒng)補(bǔ)丁分析1、防攻擊、防病毒、準(zhǔn)入控制企業(yè)Intranet網(wǎng)絡(luò)161、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)安全規(guī)劃：企業(yè)信息管理網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)安172、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(shí)現(xiàn)信息化物質(zhì)基礎(chǔ)。銷售信息、物資采購(gòu)信息和庫(kù)存信息、財(cái)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(tuán)中心及Internet上網(wǎng)業(yè)務(wù)為核心的企業(yè)計(jì)算機(jī)管理信息化系統(tǒng)提供硬件傳輸平臺(tái)。172、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(shí)現(xiàn)信息化182、企業(yè)信息化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖182、企業(yè)信息化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖192、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(chǔ)。。。網(wǎng)絡(luò)安全規(guī)劃192、企業(yè)信息化網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：星型結(jié)構(gòu)；203、兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)互連203、兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)互連21四、綜合自動(dòng)化信息集成平臺(tái)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(shí)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(zhǔn)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(tái)提供統(tǒng)一的生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)與管理信息的數(shù)據(jù)集成平臺(tái)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)整合21四、綜合自動(dòng)化信息集成平臺(tái)數(shù)據(jù)集成的業(yè)務(wù)需求數(shù)據(jù)集成的221、架構(gòu)架構(gòu)圖221、架構(gòu)架構(gòu)圖232、平臺(tái)構(gòu)成基于工業(yè)組態(tài)軟件平臺(tái)（實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)），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(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)WEB客戶端232、平臺(tái)構(gòu)成243、平臺(tái)特點(diǎn)集成性：實(shí)現(xiàn)不同應(yīng)用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享和應(yīng)用集成。開放性：提供DDE、ODBC、Web、OPC等標(biāo)準(zhǔn)接接口，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)數(shù)據(jù)與其它應(yīng)用程序、Internet/Intranet的連接，為應(yīng)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。243、平臺(tái)特點(diǎn)集成性：實(shí)現(xiàn)不同應(yīng)用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享和應(yīng)用25五、綜合自動(dòng)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(guò)加裝以太網(wǎng)卡或轉(zhuǎn)換接口卡來(lái)支持以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和TCP/IP協(xié)議目前煤炭行業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)常用的物理接口類型如下表25五、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通訊接口及協(xié)議規(guī)劃物理層—硬件設(shè)備26五、綜合自動(dòng)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(yīng)的數(shù)采接口程序進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，然后存儲(chǔ)在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)目前煤炭行業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)常用的軟件協(xié)議如下表26五、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通訊接口及協(xié)議規(guī)劃協(xié)議層—軟件層27五、綜合自動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)接口27五、綜合自動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)接28五、綜合自動(dòng)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(yīng)都從PLC直接接入工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)采用PLC方式接入時(shí)PLC控制器采用國(guó)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(jī)接入方式時(shí)上位機(jī)要求預(yù)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(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)接口(RJ45)其它接入方式時(shí)可參照上位機(jī)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28五、綜合自動(dòng)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29五、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通訊接口及協(xié)議規(guī)劃通過(guò)OPC/DDE接口采集數(shù)據(jù)針對(duì)具有OPCServer功能的自動(dòng)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(gè)OPC服務(wù)器直接獲取動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，并集成到iFIX工作臺(tái)內(nèi)。由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)完成到監(jiān)控端的數(shù)據(jù)下發(fā)。29五、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通訊接口及協(xié)議規(guī)劃通過(guò)OPC/DDE接五、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通訊接口及協(xié)議規(guī)劃通過(guò)ODBC接口采集數(shù)據(jù)

針對(duì)不能提供直接接口而提供數(shù)據(jù)庫(kù)支持的系統(tǒng)，如汽車衡和軌道衡。iFIX全面支持ODBCAPI接口，，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，同時(shí)將采集到的數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)綄?shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行存儲(chǔ)。由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)完成到監(jiān)控端的數(shù)據(jù)下發(fā)。五、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通訊接口及協(xié)議規(guī)劃通過(guò)ODBC接口采集數(shù)據(jù)30六、自動(dòng)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(dòng)化信息化數(shù)字化六、自動(dòng)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：31六、自動(dòng)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(méi)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(shí)質(zhì)，數(shù)字化是表達(dá)形式，自動(dòng)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(yīng)用和反饋的閉環(huán)過(guò)程，隨著計(jì)算機(jī)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(lái)，其應(yīng)用的最終價(jià)值將體現(xiàn)在礦井安全生產(chǎn)自動(dòng)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(shí)質(zhì)?，F(xiàn)代化礦井實(shí)質(zhì)上是依賴對(duì)礦井地理、生產(chǎn)、安全、設(shè)備、管理和市場(chǎng)等方面的信息進(jìn)行采集、傳輸、處理、應(yīng)用和提升，達(dá)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(cè)）、信息的傳輸（通信）、信息的處理（計(jì)算機(jī)）、信息的應(yīng)用與集成（自動(dòng)化）等等。信息是未來(lái)煤礦企業(yè)的重要戰(zhàn)略資源，擁有全面、完整、準(zhǔn)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(chǎng)應(yīng)變能力和競(jìng)爭(zhēng)能力的重要保障。六、自動(dòng)化、信息化、數(shù)字化比較1、從三者概念表述、內(nèi)容描述及32六、自動(dòng)化、信息化、數(shù)字化比較2）數(shù)字化是信息的表達(dá)形式，而且是信息最高、最先進(jìn)的表達(dá)形式。由于計(jì)算機(jī)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(shí)現(xiàn)了數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化。傳感器在采集信息的同時(shí)，它可以對(duì)信息進(jìn)行處理、自校正等，不僅使被采集的信息更準(zhǔn)確，而且可以在一根總線上掛許多個(gè)傳感器，使信息傳輸系統(tǒng)更簡(jiǎn)便。而被采集的信息不會(huì)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(jìn)行采集、處理、傳輸和應(yīng)用，因此，生產(chǎn)、安全、管理、市場(chǎng)等信息可以在一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)上進(jìn)行傳輸和交流，使所有的信息能得到更充分的應(yīng)用，使所采集到的信息得到更大的增值。3）自動(dòng)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(dòng)化是指機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程（煤礦包括環(huán)境安全）、管理過(guò)程（DA、BA）在沒(méi)有人的直接參與，經(jīng)過(guò)自動(dòng)檢測(cè)、信息傳輸、信息處理、分析判斷、操縱控制，實(shí)現(xiàn)所要達(dá)到的目標(biāo)。信息化（數(shù)字化）的信息絕大部分來(lái)自于各種生產(chǎn)、工況、安全的自動(dòng)檢測(cè)裝置（傳感器），這些是信息化（數(shù)字化）的基礎(chǔ)。反之，由于實(shí)現(xiàn)了信息化（數(shù)字化），可以在地面對(duì)礦井的生產(chǎn)設(shè)備的工況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和自動(dòng)控制，可以實(shí)時(shí)、連續(xù)監(jiān)測(cè)各種地理、安全信息，大大減少井下作業(yè)的人數(shù)，這不僅可以提高效率，而且可以大大提高煤礦的安全水平。實(shí)現(xiàn)了管控一體化之后，把生產(chǎn)、安全和管理有機(jī)地融合在一起，在管理層可以實(shí)時(shí)采集到許多生產(chǎn)、安全的信息，也可以得到許多信息的變化趨勢(shì)，為信息化或“數(shù)字化礦井”奠定基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，利用一些先進(jìn)的控制理論（如人工智能、專家分析等）建立煤礦安全生產(chǎn)所需的決策支持系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)礦井安全、生產(chǎn)和效益的多目標(biāo)優(yōu)化和全礦井自動(dòng)化，最終建成無(wú)人化礦井。六、自動(dòng)化、信息化、數(shù)字化比較2）數(shù)字化是信息的表達(dá)33煤礦自動(dòng)化系統(tǒng)課件34煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)講座（二）

孟凡強(qiáng)2010年8月

QQ：469177341phone礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)講座（二）

35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(dòng)化系統(tǒng)基本概念建設(shè)內(nèi)容關(guān)鍵技術(shù)自動(dòng)化、信息化、數(shù)字化比較煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)解決方案生產(chǎn)自動(dòng)化安全監(jiān)控安全生產(chǎn)管理輔助系統(tǒng)總綱要煤礦主要生產(chǎn)工藝36第二部分煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)第二部分煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)37一、什么是煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)1.概念概念提出：煤礦綜合自動(dòng)化又稱CIMAS（ComputerIntegratedMineAutomationSystem），基于CIMS（ComputerIntegratedManufacturingSystem）原理提出；

應(yīng)用技術(shù)：應(yīng)用現(xiàn)代電子技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)等；功能分析：實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井生產(chǎn)過(guò)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(yùn)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(jìn)行集中監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)及輔助生產(chǎn)各運(yùn)行參數(shù)的統(tǒng)計(jì)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(xué)高效。同時(shí)將一些主要生產(chǎn)數(shù)據(jù)和安全情況向上一級(jí)管理部門進(jìn)行匯報(bào)，上一級(jí)管理部門可以通過(guò)這些數(shù)據(jù)對(duì)煤礦進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)視。出現(xiàn)緊急情況發(fā)出告警信號(hào)。一、什么是煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)1.概念概念提出：煤礦綜合自動(dòng)化38一、什么是煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)1.概念1）系統(tǒng)集成：生產(chǎn)控制及檢測(cè)系統(tǒng)（采煤工作面、綜掘工作面、皮帶運(yùn)輸、地面洗選、礦井供電、井下主排水、礦井主通風(fēng)機(jī)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(cè)、束管監(jiān)測(cè)等系統(tǒng)監(jiān)測(cè)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(jì)劃組織及機(jī)電管理等信息應(yīng)用系統(tǒng)）及企業(yè)管理信息系統(tǒng)（辦公自動(dòng)化、財(cái)務(wù)管理、物資供應(yīng)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(kù)、自動(dòng)化、信息化以及工業(yè)電視等技術(shù)及設(shè)備。3）目標(biāo)：提高煤礦安全管理能力；實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、管理的一體化(生產(chǎn)自動(dòng)化、管理自動(dòng)化)一、什么是煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)1.概念1）系統(tǒng)集成：生產(chǎn)控制及39一、什么是煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)2、邏輯架構(gòu)圖一、什么是煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)2、邏輯架構(gòu)圖40一、什么是煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)3.系統(tǒng)分析三個(gè)層次：基礎(chǔ)自動(dòng)化層、數(shù)據(jù)處理層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層安全、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、管理信息集成綜合自動(dòng)化信息集成平臺(tái)一、什么是煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)3.系統(tǒng)分析三個(gè)層次：基礎(chǔ)自動(dòng)化41二、煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)主要內(nèi)容煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)解決的是安全、生產(chǎn)兩大主題，進(jìn)行科學(xué)精細(xì)化管理，達(dá)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(dòng)化系統(tǒng)主要內(nèi)容煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)解決的是安全42二、煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)主要內(nèi)容1、基礎(chǔ)自動(dòng)化礦井生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)（PCS）

(1)綜采工作面自動(dòng)化控制系統(tǒng)；

(2)掘進(jìn)工作面自動(dòng)控制系統(tǒng)；

(3)主運(yùn)輸皮帶集中控制系統(tǒng)；

(4)礦井主排水自動(dòng)控制系統(tǒng)；

(5)主扇風(fēng)機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)；

(6)壓風(fēng)機(jī)自動(dòng)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(dòng)化；

(9)地面裝車自動(dòng)控制系統(tǒng)；

(10)井下輔助運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)

(11)礦井主煤流計(jì)量系統(tǒng)；(12)礦井供電自動(dòng)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(cè)系統(tǒng)；（2）安全監(jiān)測(cè)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(wú)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(wú)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(yīng)用）3、企業(yè)管理、決策系統(tǒng)（業(yè)務(wù)應(yīng)用）

二、煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)主要內(nèi)容1、基礎(chǔ)自動(dòng)化安全管理監(jiān)控系統(tǒng)43442、關(guān)鍵技術(shù)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)平臺(tái)。1）兩個(gè)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(yùn)行狀態(tài)、電機(jī)溫度、軸承溫度、振動(dòng)等）、工藝參數(shù)（水位、流量、壓力、煤位等）及環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、火災(zāi)束管監(jiān)測(cè)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(shí)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(shí)現(xiàn)企業(yè)信息化管理。

102、關(guān)鍵技術(shù)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)平臺(tái)。452）一個(gè)平臺(tái)：即綜合自動(dòng)化信息集成平臺(tái)，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(chǔ)、分析

：將數(shù)據(jù)分類存儲(chǔ)，加以分析；（物流中心）遠(yuǎn)程監(jiān)控：利用組態(tài)軟件，開發(fā)人機(jī)界面（HMI），遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控設(shè)備狀況及生產(chǎn)狀態(tài)；監(jiān)測(cè)環(huán)境狀態(tài)；異常情況報(bào)警；生產(chǎn)管理系統(tǒng)應(yīng)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(lái)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)112）一個(gè)平臺(tái)：即綜合自動(dòng)化信息集成平臺(tái)，類似于物流中心和46井下設(shè)備要取得煤安標(biāo)志（MA）及礦用防爆證書3、裝備要求12井下設(shè)備要取得煤安標(biāo)志（MA）及礦用防爆證書3、裝備要求47三、綜合自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)1、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)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）13三、綜合自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)1、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)總線——Profi481、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖141、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖491、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)環(huán)網(wǎng)：井上、井下2個(gè)環(huán)網(wǎng)；冗余：2臺(tái)核心交換機(jī)，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(jī)；服務(wù)器；工作站。。。151、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)環(huán)網(wǎng)：井上、井下2個(gè)環(huán)網(wǎng)；501、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。企業(yè)信息管理網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備調(diào)度中心千兆路由環(huán)網(wǎng)冗余冗余鏈路冗余鏈路服務(wù)器群數(shù)據(jù)采集服務(wù)器冗余熱備6、設(shè)備安全設(shè)置7、網(wǎng)絡(luò)安全策略各監(jiān)控子系統(tǒng)等操作站、控制主機(jī)2、防/殺病毒3、數(shù)據(jù)安全控制4、系統(tǒng)漏洞掃描5、系統(tǒng)補(bǔ)丁分析1、防攻擊、防病毒、準(zhǔn)入控制企業(yè)Intranet網(wǎng)絡(luò)161、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)安全規(guī)劃：企業(yè)信息管理網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)安512、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(shí)現(xiàn)信息化物質(zhì)基礎(chǔ)。銷售信息、物資采購(gòu)信息和庫(kù)存信息、財(cái)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(tuán)中心及Internet上網(wǎng)業(yè)務(wù)為核心的企業(yè)計(jì)算機(jī)管理信息化系統(tǒng)提供硬件傳輸平臺(tái)。172、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(shí)現(xiàn)信息化522、企業(yè)信息化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖182、企業(yè)信息化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖532、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(chǔ)。。。網(wǎng)絡(luò)安全規(guī)劃192、企業(yè)信息化網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：星型結(jié)構(gòu)；543、兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)互連203、兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)互連55四、綜合自動(dòng)化信息集成平臺(tái)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(shí)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(zhǔn)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(tái)提供統(tǒng)一的生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)與管理信息的數(shù)據(jù)集成平臺(tái)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)整合21四、綜合自動(dòng)化信息集成平臺(tái)數(shù)據(jù)集成的業(yè)務(wù)需求數(shù)據(jù)集成的561、架構(gòu)架構(gòu)圖221、架構(gòu)架構(gòu)圖572、平臺(tái)構(gòu)成基于工業(yè)組態(tài)軟件平臺(tái)（實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)），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(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)WEB客戶端232、平臺(tái)構(gòu)成583、平臺(tái)特點(diǎn)集成性：實(shí)現(xiàn)不同應(yīng)用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享和應(yīng)用集成。開放性：提供DDE、ODBC、Web、OPC等標(biāo)準(zhǔn)接接口，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)數(shù)據(jù)與其它應(yīng)用程序、Internet/Intranet的連接，為應(yīng)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。243、平臺(tái)特點(diǎn)集成性：實(shí)現(xiàn)不同應(yīng)用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享和應(yīng)用59五、綜合自動(dòng)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(guò)加裝以太網(wǎng)卡或轉(zhuǎn)換接口卡來(lái)支持以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和TCP/IP協(xié)議目前煤炭行業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)常用的物理接口類型如下表25五、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通訊接口及協(xié)議規(guī)劃物理層—硬件設(shè)備60五、綜合自動(dòng)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(yīng)的數(shù)采接口程序進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，然后存儲(chǔ)在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)目前煤炭行業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)常用的軟件協(xié)議如下表26五、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通訊接口及協(xié)議規(guī)劃協(xié)議層—軟件層61五、綜合自動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)接口27五、綜合自動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)接62五、綜合自動(dòng)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(yīng)都從PLC直接接入工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)采用PLC方式接入時(shí)PLC控制器采用國(guó)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(jī)接入方式時(shí)上位機(jī)要求預(yù)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(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)接口(RJ45)其它接入方式時(shí)可參照上位機(jī)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28五、綜合自動(dòng)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63五、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通訊接口及協(xié)議規(guī)劃通過(guò)OPC/DDE接口采集數(shù)據(jù)針對(duì)具有OPCServer功能的自動(dòng)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(gè)OPC服務(wù)器直接獲取動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，并集成到iFIX工作臺(tái)內(nèi)。由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)完成到監(jiān)控端的數(shù)據(jù)下發(fā)。29五、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通訊接口及協(xié)議規(guī)劃通過(guò)OPC/DDE接五、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通訊接口及協(xié)議規(guī)劃通過(guò)ODBC接口采集數(shù)據(jù)

針對(duì)不能提供直接接口而提供數(shù)據(jù)庫(kù)支持的系統(tǒng)，如汽車衡和軌道衡。iFIX全面支持ODBCAPI接口，，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，同時(shí)將采集到的數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)綄?shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行存儲(chǔ)。由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)完成到監(jiān)控端的數(shù)據(jù)下發(fā)。五、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通訊接口及協(xié)議規(guī)劃通過(guò)ODBC接口采集數(shù)據(jù)64六、自動(dòng)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(dòng)化信息化數(shù)字化六、自動(dòng)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：65六、自動(dòng)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(méi)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(shí)質(zhì)，數(shù)