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煤礦綜合自動化系統(tǒng)講座 二 孟凡強(qiáng)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(yīng)用技術(shù) 應(yīng)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(jī)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(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 實現(xiàn)生產(chǎn)及輔助生產(chǎn)各運(yùn)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(xué)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(jìn)行匯報 上一級管理部門可以通過這些數(shù)據(jù)對煤礦進(jìn)行遠(yuǎn)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(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 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(jī)電管理等信息應(yīng)用系統(tǒng) 及企業(yè)管理信息系統(tǒng) 辦公自動化 財務(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 自動化 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(yīng)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(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(jìn)工作面自動控制系統(tǒng) 3 主運(yùn)輸皮帶集中控制系統(tǒng) 4 礦井主排水自動控制系統(tǒng) 5 主扇風(fēng)機(jī)自動控制系統(tǒng) 6 壓風(fēng)機(jī)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(yùn)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(yīng)用 3 企業(yè)管理 決策系統(tǒng) 業(yè)務(wù)應(yīng)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(yùn)行狀態(tài) 電機(jī)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(zāi)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(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(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(biāo)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?fù)浣Y(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(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 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(tuán)中心及Internet上網(wǎng)業(yè)務(wù)為核心的企業(yè)計算機(jī)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?fù)浣Y(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(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(diǎn) 集成性 實現(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 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(biāo)準(zhǔn)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(yīng)的數(shù)采接口程序進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)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(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(jī)接入方式時上位機(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 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(jìn)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(jìn)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(dá)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(yīng)用和反饋的閉環(huán)過程 隨著計算機(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 其應(yīng)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(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 信息的傳輸 通信 信息的處理 計算機(jī) 信息的應(yīng)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(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 市場應(yīng)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(dá)形式 而且是信息最高 最先進(jìn)的表達(dá)形式 由于計算機(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(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(jìn)行采集 處理 傳輸和應(yīng)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(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(jī)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(dá)到的目標(biāo) 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(jìn)行監(jiān)測和自動