煤矿综合自动化软件集成平台

2022/12/4

煤矿综合自动化软件集成平台华洋通信科技股份有限公司智能化部1主要内容煤矿综合自动化信息化概述23综合自动化软件集成平台iFIX架构4集成平台的搭建2022/12/4

煤矿综合自动化信息化建设背景

我国煤矿综合自动化与信息化建设相对落后,许多矿井虽建有各种监控系统,但各子系统往往采用不同厂家的设备和方案，各子系统之间的信息无法集成和共享,难以为全矿的决策提供有效的数据支持。针对这种情况，需要建设一个统一的综合自动化信息化集成平台，可以将大量的工业监控的数据以及各种信息子系统的数据通过矿井工业以太网传输到综合自动化信息化集成平台进行统一的数据整合和统一的数据表现。煤矿综合自动化信息化建设背景同时，系统提供对外的数据转换，可以将集成过来的数据转换为上级单位或兄弟单位需要的数据格式，实现与其他系统的集成。

系统提供数据转换标准管理模块，能够实现自定义各种数据标准，然后将其转换为系统需要的报表。煤矿综合自动化信息化建设是保证煤矿安全生产的需要。世界主要产煤国家百万吨死亡率对比表（2004年的数据）煤矿综合自动化信息化中国煤矿百万吨死亡率对比表煤矿综合自动化信息化煤矿综合自动化信息化国务院办公厅关于进一步加强

煤矿安全生产工作的意见国办发〔2013〕99号各省、自治区、直辖市人民政府，国务院各部委、各直属机构：

煤炭是我国的主体能源，煤矿安全生产关系煤炭工业持续发展和国家能源安全，关系数百万矿工生命财产安全。近年来，通过各方面共同努力，煤矿安全生产形势持续稳定好转。但事故总量仍然偏大，重特大事故时有发生，暴露出煤矿安全管理中仍存在一些突出问题。党中央、国务院对此高度重视，要求深刻汲取事故教训，坚守发展决不能以牺牲人的生命为代价的红线，始终把矿工生命安全放在首位，大力推进煤矿安全治本攻坚，建立健全煤矿安全长效机制，坚决遏制煤矿重特大事故发生。为进一步加强煤矿安全生产工作，经国务院同意，现提出以下意见：煤矿综合自动化信息化（十二）大力推进煤矿安全质量标准化和自动化、信息化建设。深入推进煤矿安全质量标准化建设工作，强化动态达标和岗位达标。煤矿必须确保安全监控、人员定位、通信联络系统正常运转，并大力推进信息化、物联网技术应用，充分利用和整合现有的生产调度、监测监控、办公自动化等信息化系统，建设完善安全生产综合调度信息平台，做到视频监视、实时监测、远程控制。县级煤矿安全监管部门要与煤矿企业安全生产综合调度信息平台实现联网，随机抽查煤矿安全监控运行情况。地方人民政府要培育发展或建立区域性技术服务机构，为煤矿特别是小煤矿提供技术服务。

煤矿综合自动化信息化概念

煤矿综合自动化信息化是指利用先进的网络技术、自动控制技术、通信技术、计算机技术、视频技术，将煤炭生产全过程建成一个以工业以太环网+现场总线为网络平台的矿井综合自动化系统，实现信息、数据的连通与共享，将功能集成为不同的应用系统联系起来协调有序运行，从而避免信息孤岛的出现，使得信息资源和设备资源得以充分发挥，提高矿井安全生产管理水平，实现矿井高效运行。

煤矿综合自动化信息化概念

具体为：把采掘生产设备监控系统、皮带运输监控系统、供电监控系统、提升监控系统、压风监控系统、通风监控系统及其他辅助生产设备监控系统等子系统数据进行集中监控，实现生产及辅助生产各运行参数的统计并上传至矿区办公局域网，使得煤矿生产和管理更加科学高效。同时将一些主要生产数据和安全情况向上一级管理部门进行汇报，上一级管理部门可以通过这些数据对煤矿进行远程实时监视。出现紧急情况发出告警信号。

煤矿综合自动化信息化发展阶段发展阶段综合自动化形成和发展大致经历了四个时期:1.自动化设备的出现和应用该时期自动化技术的发展是出于人们生活的实际需要，例如指南车、候风地动仪、风磨等，此时自动化技术掌握在能工巧匠手中，并没有形成理论。2.自动化技术形成时期该时期自动调节系统已广泛应用于工业领域，人们为解决自动调节系统的稳定性问题而逐步研究出自动调节系统的稳定性判断依据，形成自动化理论雏形，进入20世纪后经典控制理论诞生。煤矿综合自动化信息化发展阶段发展阶段3.局部自动化时期该时期经典控制理论得以形成和发展，局部自动化开始广泛应用，电子数字计算机的发明和应用促进了自动化的发展，此时经典控制理论占据主导地位。4.综合自动化信息化时期现代控制理论开始形成发展并逐步取代经典控制理论。迅速产生多个分支，朝着大系统、智能化等方向发展。计算机技术的发明和广泛应用，极大的推动了综合自动化的发展。

未来煤矿将朝着智能化、无人化方向发展。煤矿综合自动化信息化系统结构图煤矿综合自动化信息化内容

煤矿综合自动化系统包括风机在线监测监控（通风安全环境监测）子系统、瓦斯抽放监测（管道瓦斯抽放监测与控制）子系统、火灾预报束管监测（煤层自然发火实时分析）子系统、工业电视监视系统子系统、电力监测子系统、胶带机监测子系统、主副（斜）井提升监测子系统、矿压监测（矿井冲击地压实时分析及专家诊断预测与控制）子系统、矿用自动防尘撒水控制（皮带机头自动喷水降尘）子系统、机车调度子系统、考勤子系统、电话通讯子系统、电视会议子系统、计算机网络子系统等等。煤矿综合自动化信息化内容综合自动化系统具有将上述各控制子系统无缝集成的能力，系统提供统一的数据接口,每个子系统用一个软件适配器与综合监控平台数据交互。数据接口采用标准的UDP通信接口，系统支持瓦斯监测、视频监控、配电监测、机电设备监控管理等各种子系统的软件适配。系统架构是全开放的，扩展能力很强。每接入一种子系统模块，只需要一个适配程序。系统初建时可根据需求和条件先建最急需的最基本的核心平台，然后分期分批增加各种子系统及不断升级，最后建成最完善的系统。煤矿综合自动化信息化内容煤矿综合自动化信息化内容基本模型地面排生产安全后勤保障经济核算管理决策层数据仓库信息处理信息挖掘信息融合故障诊断专家系统信息集成层信息采集及施用层矿山综合自动化平台工作面胶带运输提升系统井下供电井下排水地面供电地面压风通风系统水处理系统安全监测办公自动化专家决策支持物资管理生活保障管理销售管理生产计划与统计生产保障管理考勤与劳资网络安全生产信息管理生产监控调度指挥安全系统生产系统电力系统消防系统瓦斯抽放防灭火人员监测选煤厂锅炉房井下降温给水系统煤矿综合自动化信息化内容煤矿综合自动化信息化内容煤矿未来发展趋势依据“以信息化带动自动化、自动化促进信息建设”的原则，煤矿将按照行业发展要求建设成为现代化、数字化矿山，实现“装备现代化、生产自动化、管理信息化”。建设管控一体化矿井也就成为矿井建设的必然趋势。基于iFIX的自动化信息集成平台

概述

管控一体化就是建立全集成的、开放的、全厂综合自动化的信息平台，把企业的横向通信(同一层不同节点的通信)和纵向通信(上、下层之间的通信)紧密联系在一起，通过对经营决策、管理、计划、调度、过程优化、故障诊断、现场控制等信息的综合处理，形成一个意义更广泛的综合管理系统。“管控一体化”矿山架构遵循了前述三层架构，实现三者之间信息集成和交换，没有完整的信息集成平台，很难实现信息集成和应用。

基于iFIX的自动化信息集成平台

概述由于煤矿存在不同的底层基础自动化系统，包括各种现场总线控制系统（FCS）、DCS和PLC；ERP/MIS产品也在不断变化，需要实现信息交互与集成。中间层生产管理系统如果在自己的生产过程信息平台上独立运行，会出现不利于企业的信息集成和使用安全。因此，需要统一考虑一个信息集成平台，实现过程信息的集成与统一、过程信息与管理信息的集成与交互，这就是综合自动化信息集成平台。

Email:B3891812@基于iFIX的自动化信息集成平台

综合自动化信息集成平台是基于工业实时数据库、工业组态软件而开发的软件平台，集数据通信、处理、采集、控制、综合职能判断、图文显示为一体的综合数据应用软件系统，能在各种情况下准确、可靠、迅速地做出反应，及时处理，协调系统工作，达到实时、合理监控的目的。

综合自动化信息集成平台包括数据采集系统、上位监控组态软件、实时数据库、信息门户等部分。分析举例管控一体化数据集成分析举例分析举例如上图所示，每天有数以万计来自生产现场的工业级实时数据产生。这些数据对各系统的操作员、集控员来说都是必须的、重要的，但对各科室、车间的领导来说，他们关心的是系统整体情况，如安全异常、设备异常、产量统计等，而矿、集团领导层更关心矿端汇总信息。因此，在工业级实时数据里，只有管理层关心的综合数据才进入信息数据库（关系数据库）供信息管理系统使用，而在管理级数据中，也只有部分关键数据被抽取加载到数据仓库，供高层领导分析决策使用。这种状况可以用下图的金字塔来形象分析举例2022/12/4

1、信息的综合功能2、WEB浏览功能3、数据系统分级管理4、实时报警故障记录5、完整的事件记录6、扩展功能

7、系统安全性8、故障报警分析统计9、综合查询10、系统总图11、煤流监测12、历史曲线13、故障报警分析

综合自动化信息集成平台功能1、信息的综合功能矿井工业控制环网将需接入的各子系统信息通过标准的数据交换方式与综合监控中心进行数据存取，并将各子系统的信息进行综合处理。矿井综合自动化后台管理系统负责将实时、历史及综合分析后的信息提供给系统中的用户。要求网络功能完全满足矿井的需求，具有良好的可靠性，兼容性、扩容性，支持C/S、B/S模式。2、Web浏览功能

矿井综合自动化信息集成平台可将各子系统显示的各类实时动态图形（符合要求的）转换为HTML或XML，供客户通过IE浏览。同时在综合监控调度中心组态综合实时动态图形供用户浏览。3、数据系统分级管理设定不同权限，实现安全监测信息、设备运行信息及其他安全信息的分类显示。在不同的工作站，不同的操作人员，进入不同的系统需要设置不同的访问权限。Email:B3891812@4、实时报警故障记录设定不同权限，实现安全监测信息、设备运行信息及其他安全信息的分类显示。在不同的工作站，不同的操作人员，进入不同的系统需要设置不同的访问权限。5、完整的事件记录对所有涉及系统配置操作，对子系统实施控制的操作及一些重要的操作，系统都进行完整的记录，包括：操作时间、操作者、操作码及描述、节点名等。为系统的事故追查及重演提供重要的信息。6、扩展功能矿井综合自动化信息集成平台采用统一标准的数据接口采集各监测系统的数据，保证采集数据的准确性。接口数据具有实时性与可扩展性，可满足实时数据的要求。当监测数据有增、减等变动时，应自动反映到系统中。同时，可将各监测系统的数据进行专业级处理后，作为上一级信息网的信息源。选用计算机和系统软件应留有备用容量和接口，可以很方便地进行扩展,以满足将来全矿井的需要。7、系统安全性系统健壮、抗干扰能力强、容错性好，具有优良的安全验证体系，支持系统的安全性恢复，支持数据备份，保证系统安全可靠。网页的访问必须通过口令，没有授权的用户不能查看网页。通过对网络加设路由器及防火墙，安装网络版防病毒软件，具有网络冗余、备份数据机制，最大可能的实现网络及数据的安全性。Email:B3891812@9、综合查询系统自动统计出昨日、当日、当前的报警故障个数，并可点击查看相应详细信息，可以按子系统、类别、等级、日期段等条件查询和统计历史报警或故障信息。8、故障报警分析统计系统可以查询任何系统中设备的开停情况，如开时间、次数等，可查看累计量信息及统计图表，还可查看整个系统的网络故障信息可方便用户管理。Email:B3891812@10、系统总图

《全矿井自动化系统总图》中可以快捷查看某设备的开停统计、故障统计，设备固有参数等信息的查询。综合各子系统的数据，对煤的生产过程从采煤机－皮带－煤仓－提升－选煤厂等整个生产流程进行全过程监测。11、煤流监测12、历史曲线

对采集到的电流、电压、CH4浓度等模拟量信息进行存储，并以曲线的形式对历史信息进行展示。当系统出现故障和报警的时候会自动弹出窗口或弹出报警条，根据用户自定义的等级严重性排序，并提供声光报警。依据其影响程度进行分类、分级。类别包括：影响安全、影响生产、普通报警或故障；等级包括：一级、二级、三级。13、故障报警分析

基于SCADA结构的组态开发环境

系统监控软件采用组态软件作为开发平台，目前常用的组态软件有：

三维力控：ForceControl6.0，驱动种类较多，具有支持多种专业通信协议的版本。

昆仑通态：MCGS6.2，驱动种类较多，较为简单，容易掌握。

组态王：KINGVIEW6.53，驱动种类较多，动画种类丰富。基于iFIX的自动化信息集成平台Email:B3891812@

西门子：wincc6.0,数据库功能强大，全面支持西门子工控产品，过程数据库较强。

WONDERWARER:FactoryA2，组态界面采用Intouch9.5,采用面向对象编程，功能强大，优秀的过程数据库，专业编程能力要求高。我公司选用iFIX作为综合自动化信息集成开发平台。基于iFIX的自动化信息集成平台为什么选用iFIX?

iFIX是全球最领先的HMI/SCADA自动化监控组态软件，已有超过400，000套以上的软件在全球运行。世界上许多最成功的制造商都依靠GEFanuc的iFIX软件来全面监控和分布管理全厂范围的生产数据。在包括煤炭、冶金、电力、石油化工、制药、生物技术、包装、食品饮料、石油天然气等各种工业应用当中，iFIX独树一帜地集强大功能、安全性、通用性和易用性于一身，使之成为任何生产环境下全面的HMI/SCADA解决方案。利用iFIX各种领先的专利技术，可以帮助企业制定出更快、更有效的商业及生产决策，以使企业具有更强的竞争力。基于iFIX的自动化信息集成平台iFIX特性易于扩展和集成

由于运用了直观的图形工具，iFIX的用户可以快速上手，简单快捷地为他们的生产过程创建高性能的过程窗口。无论是简单的单机人机界面(HMI)，还是复杂的多节点、多现场的数据采集和控制系统(SCADA)，iFIX都可以方便地满足各种应用类型和应用规模的需要。iFIX灵活的系统结构意味着：iFIX不但可以满足当前系统应用的需要，还可以在将来需要的时候随时方便地扩展系统规模。iFIX特性分布式网络结构

iFIX提供真正的分布式、客户/服务器结构，为系统提供最大的可扩展性。无论是Server和Client功能运行在单一计算机，实现简单的单机人机界面(HMI)，还是网络复杂的分布式多Server和多Client数据采集和控制系统，iFIX都可以保证优异的性能。iFIX软件架构PROFICY产品发展史

FIX32FIX7.0英文版WIN98/NT/2000FIX7.0C中文版WIN98/NT/2000FIXDYNAMICSiFIX1.0英文版WINNTiFIX2.1英文版WINNTiFIX2.2英文版WINNTiFIX2.5英文版WINNT/2000iFIX2.6英文/中文版WINNT/2000iFIX3.0英文/中文版WINNT/2000/XPiFIX3.5英文/中文版WINNT/2000/XP/2003iFIX4.0英文/中文版WINNT/2000/XP/2003iFIX4.5英文/中文版WINNT/2000/XP/2003……iFIX5.0英文/中文版WINNT/2000/XP/2003……iFIX5.1英文/中文版WINNT/2000/XP/2003/2008/win7……iFIX5.5英文/中文版WINNT/2000/XP/2003/2008/win7……iFIX5.8英文/中文版iFIX5.9英文/中文版iFIX软件架构iFIX软件架构-按I/O点数量按连接现场的I/O点的数量划分75点、150点、300点、900点、Unlimited(无限点)。iFIX软件架构按数据采集/显示功能分为SCADA版、iClient版、SCADAPak(HMIPal)版；按使用方式划分为开发版(Developer)、运行版(Runtime)、只读版(ReadOnly)；按组件功能分为标准版(Standard)、增强版(PLUS)、专业版(Profession)；iFIX软件架构-数据采集/显示功能SCADA服务器-SCADA-SupervisoryControlAndDataAcquisition监视控制和数据采集-通过I/O驱动软件和过程硬件进行通信-建立并维护过程数据库-具有数据采集和网络管理功能，而无图形显示的节点称为一个盲SCADA服务器iFIX软件架构-数据采集/显示功能iFIX软件架构-数据采集/显示功能2.iClient版本

是不具有SCADA功能的节点-该节点不能直接从PLC采集数据，而是从SCADA节点获取数据-可以显示图形、历史数据及执行报表-该节点有时称为VIEW或HMI节点注释：HMI-Human/MachineInterface人机接口iFIX软件架构-数据采集/显示功能3.SCADAPak版同时具有SCADA和iClient功能的节点称为（有些书籍称为HMIPak）-通过I/O驱动软件和过程硬件进行通信，并显示图形、历史数据及执行报表-也可通过网络从其他SCADA节点获取数据iFIX软件架构-按照使用方式划分(1)iFIX-Developer（开发版）可以开发/修改iFix程序和过程数据库的设计等，能显示PLC数据状态，也能控制PLC。(2)iFIX-Runtime（运行版）自身不能开发/修改iFix程序和数据库，只能运行由Developer或者演示版开发好的iFix程序，但是可以向过程数据库和PLC写入数据，即控制PLC。(3)iFIX-ReadOnly(只读版)

自身不能开发/修改iFix程序和数据库，也不能向过程数据库和PLC写入数据，只能显示过程硬件的相应数据和状态，也就是不能控制PLC。iFIX软件架构-按照使用方式划分iFIX软件架构-组件功能

类型功能iFIXStandard标准版(Std)iFIXPlus增强版iFIXProfessional专业版(Pro)FIXHistorian(历史数据)■■■AllDatabaseBlocks(数据库块)无SQL块有SQL块有SQL块VBAEditor(VBA编辑器)■■■EventSchduler(事件调度)■■■Workspace(工作台)■■■DatabasePack(VisiconX,SQL,ODBC)数据控件◆◆Distributed，Client/ServerNetworking网络功能◆◆AutoFailover(冗余切换)★AutoAlarmO(自动报警)★Recipe（处方）★OPCPack(iFIXworkspaceOPCClient,iFIXPDBOPCServer)★综合自动化系统集成平台架构综合自动化信息集成平台的搭建-硬件平台硬件部分的集成以服务器为核心，为集成平台提供软件运行环境的硬件平台。在监控中心集成平台中，共有如下的系统：管控服务器、数据库服务器、Web浏览服务器、I/O服务器、网关服务器、工程师站、操作员站、安全设备。综合自动化信息集成平台的搭建-硬件平台1、服务器①管控服务器：2台，主要放置管理过程数据库，对实时采集各子系统数据进行集中过程管理，设置报警上、下限，安全区域，电子签名，刷新速率等数据管理，同时可对数据的变化进行实时的监控，通过调度进行管理，其他客户端数据皆来源于管控服务器，可以不需要界面功能。主要安装软件：iFIXPlusSCADAPakUnlimitedServerVer5.0Chinese，华洋矿井综合自动化系统数据接口软件。综合自动化信息集成平台的搭建-硬件平台②数据库服务器：2台，存储综合自动化系统软件中抽取的测点的实时历史数据和统计数据，用于对设备的历史运行参数进行存储，系统的运行记录进行存储，如设备开、停，电流、电压，报警等进行存储。主要安装软件：IH，SQLSERVER③Web浏览服务器：1台，安装在防火墙的非军事区，通过防火墙的规则，实现外网对内网数据的单向提取，主要用于华洋矿井综合