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1、煤矿综合自动化系统的研究摘要:以龙口矿业集团建设的煤矿综合自动化系统为例,详细介绍了该系统的硬件、软件结构及井下胶带、井下供电、井下电机车运输、压风机、主通风机、主副井提升、井下排水、矿井安全监测、人员定位监测等各子系统的接入方法,并简要介绍了煤矿综合自动化辅助系统的功能。实际应用表明,该系统实现了在煤矿地面集控中心对各子系统的开停控制,提高了矿井的生产效率。关键词:煤矿;综合自动化;工业以太网;接入方法0 引言几年来煤炭工业的发展证明,建设以自动化、信息化为标志的新型现代化矿井已成为煤炭企业提高矿井安全程度,实现高产高效,
2、增强核心竞争力的必然途径。因此,龙口矿业集团在各矿井大力建设了煤矿综合自动化系统,从而提高了矿井的生产效率、经济效益、安全程度。1 煤矿综合自动化系统实现的主要目标煤矿综合自动化系统作为煤矿自动化总平台,实现了在地面对煤矿井上下诸多设备的可靠控制。(1)采用光纤组建了煤矿井下工业以太网并形成环网,全矿井下胶带、轨道、供电、排水、通风、矿井提升、选煤等自动控制子系统均以现场总线等形式就近接入工业以太环网[1],同时,采用OPC及组态软件等技术接入软件平台,形成全矿井自动控制信息传输及处理的总集成平台,基于该平台实现了在地面集控
3、中心对井下胶带、供电、排水、轨道、通风、压风、提升、选煤等设备的远程开停控制和在线监测,井下诸多环节和岗位实现了无人值守,大大减少了井下现场人员,提高了矿井安全水平。(2)煤矿安全监控、人员定位等监测监控系统在地面接入煤矿自动化平台,实现了矿井自动化信息、安全生产监测信息的集成、共享和Web发布等功能,实现了对井下所有掘进头、工作面的瓦斯自动检测和超限自动断电、告警,实现了对井下所有重要地点的风速、温度、风门、局扇开停的自动监测,实现了对井下人员分布情况的在线监测和统计。(3)建立了矿井自动化监控中心,具有大屏幕显示功能,控
4、制功能,数据统计汇总功能,网络功能等,操作员站之间具备相互冗余功能。(4)建立了矿井工业电视监视系统,将井下和地面各主要地点摄像机的信号传输到地面视频服务器,在集控中心显示和切换图像,为地面远程控制提供了必备的监视手段。(5)建立了矿井移动通信系统,实现了井下现场与集控中心的清晰通话,为地面远程控制提供了畅通的联络手段。(6)完成了煤矿综合自动化系统与煤矿管理网络安全对接,将煤矿井下现场的自动化信息、安全监测信息、井下视频与管理信息系统联通,通过Web等方式实现了各类信息在全公司的资源共享。2 煤矿综合自动化系统的组成煤矿综
5、合自动化系统采用3层(管理层、控制层、设备层)架构体系,主要由硬件平台、软件平台、各个接入系统组成[2],其网络结构如图1所示。2.1 硬件平台数据传输网采用光缆冗余环形工业以太网,实现集成传输功能,可提高系统可靠性。地面集控中心采取双机互备的方式设置各子系统工作站、数据库服务器、管控服务器等,分别接入工业以太网核心交换机。网络中的所有设备均支持SNMP网管。 整个控制网络为独立的监控信息传输网络,只通过硬件防火墙与管理信息网联接,保证系统的安全。在管理信息网内配置Web服务器,用于提供Web应用发布,使管理信息网内的客户
6、端能够浏览到综合自动化系统的相关信息数据。2.2 软件平台煤矿综合自动化系统采用3层网络体系结构:浏览器(客户端)、应用逻辑服务器、数据库服务器,如图2所示。 煤矿综合自动化系统的开发平台为微软公司VisualStudio.NET,监控软件(组态软件或定制开发)基于网络平台运行,以网络操作系统Windows2003Server为运行环境,以关系数据库(如MSSQLServer、DB2、Oracle等)为数据库支撑。与各子系统的软件接口主要采用OPC接口;对于不具备OPC接口的子系统,也采用DDE、TDCOM、ODBC或FT
7、P接口方式。软件功能:对各子系统进行信息协议交换、综合分析、分类处理,Web浏览(实时动态图形、实时数据表格、故障报警、趋势曲线等),数据分级管理,事件记录,报表打印,安全认证。2.3 各接入子系统煤矿井下胶带、井下供电、井下电机车运输、压风机、主通风机、主副井提升、井下排水、矿井安全监测、人员定位监测等控制子系统的下位机,PLC等现场控制设备挂接在环网交换机上,设在地面的管控服务器通过OPC软件接口与各就地控制机(PLC)进行数据交换,获取现场各个点的信息并存储到实时数据库中,设在地面集控中心的操控工作站与管控服务器进行数
8、据交互并可发布控制命令,从而实现对各子系统现场设备的远程控制和监测[3],同时,所有监测监控信息均实现了网上共享(可通过IE浏览)功能。(1)井下胶带集控系统该系统的各胶带就地控制机(PLC)通过RS485接口就近接入井下工业以太环网交换机,设在地面的管控服务器通过OPC软件接口与各就地控
