煤矿自动化系统2

煤矿综合自动化系统讲座〔二〕

孟凡强2021年8月

：469177341phone纲要煤矿主要消费工艺煤矿消费系统、平安系统业务需求煤矿综合自动化系统根本概念建立内容关键技术自动化、信息化、数字化比较煤矿综合自动化系统处理方案消费自动化平安监控平安消费管理辅助系统第二部分煤矿综合自动化系统一、什么是煤矿综合自动化系统1.概念概念提出：煤矿综合自动化又称CIMAS〔ComputerIntegratedMineAutomationSystem〕，基于CIMS〔ComputerIntegratedManufacturingSystem〕原理提出；运用技术：运用现代电子技术和自动化技术、网络技术及计算机技术等；功能分析：实现对矿井消费过程全面监控的系统，把采掘消费设备监控系统、皮带运输监控系统、辅助消费设备监控系统等子系统数据进展集中监控，实现消费及辅助消费各运转参数的统计并上传至矿区办公局域网，这样使得煤矿消费和管理更加科学高效。同时将一些主要消费数据和平安情况向上一级管理部门进展汇报，上一级管理部门可以经过这些数据对煤矿进展远程实时监视。出现紧急情况发出告警信号。一、什么是煤矿综合自动化系统1.概念1〕系统集成：消费控制及检测系统〔采煤任务面、综掘任务面、皮带运输、地面洗选、矿井供电、井下主排水、矿井主通风机等辅助消费系统设备形状数据、工艺参数据；矿井环境监测、束管监测等系统监测数据〕、消费管理系统〔平安管理、消费调度、消费方案组织及机电管理等信息运用系统〕及企业管理信息系统〔办公自动化、财务管理、物资供应管理、人力资源管理、资产管理等〕的集成。(消费与管理的集成)2〕技术及配备：网络、通讯、数据库、自动化、信息化以及工业电视等技术及设备。3〕目的：提高煤矿平安管理才干；实现消费、管理的一体化(消费自动化、管理自动化)一、什么是煤矿综合自动化系统2、逻辑架构图一、什么是煤矿综合自动化系统3.系统分析三个层次：根底自动化层、数据处置层、业务运用层平安、消费数据、管理信息集成综合自动化信息集成平台二、煤矿综合自动化系统主要内容煤矿综合自动化系统处理的是平安、消费两大主题，进展科学精细化管理，到达管控一体化。数据处置管理、决策数据信息平安消费二、煤矿综合自动化系统主要内容1、根底自动化矿井消费自动化系统〔PCS〕(1)综采任务面自动化控制系统；(2)掘进任务面自动控制系统；(3)主运输皮带集中控制系统；(4)矿井主排水自动控制系统；(5)主扇风机自动控制系统；(6)压风机自动控制系统；(7)地面挑选集中控制系统；(8)选煤厂综合自动化；(9)地面装车自动控制系统；(10)井下辅助运输监控系统(11)矿井主煤流计量系统；(12)矿井供电自动化控制系统等。平安管理监控系统〔1〕矿井巷道顶板压力监测系统；〔2〕平安监测监控系统；〔3〕人员定位跟踪系统；〔4〕矿井平安消费无线监管系统等。辅助平安监控系统〔1〕视频监控系统；〔2〕矿井调度通讯及井下无线通讯系统。

2、煤矿平安消费管理系统MES〔业务运用〕3、企业管理、决策系统〔业务运用〕

2、关键技术两个网络，一个平台。1〕两个网络：工业网络—消费系统设备数据〔运转形状、电机温度、轴承温度、振动等〕、工艺参数〔水位、流量、压力、煤位等〕及环境监测数据〔平安监测数据、火灾束管监测的数据〕的传输通道〔数据传输高速公路〕；企业信息网—企业实现信息化的物质根底，企业管理相关信息共享，实现企业信息化管理。102〕一个平台：即综合自动化信息集成平台，类似于物流中心和桥梁。主要作用：数据采集：提供一致数据接口、通讯协议，采集一线消费数据；数据存储、分析：将数据分类存储，加以分析；〔物流中心〕远程监控：利用组态软件，开发人机界面〔HMI〕，远程监测监控设备情况及消费形状；监测环境形状；异常情况报警；消费管理系统运用：利用采集到的数据，结合平安、消费管理方式，开发消费管理系统；信息化数据来源：为企业管理系统提供数据源。〔桥梁〕2、关键技术11井下设备要获得煤安标志〔MA〕及矿用防爆证书3、配备要求12三、综合自动化网络1、工业控制网络现场总线——Profibus、ControlNet；工业以太网——赫斯曼、西门子、MOXA等提供处理方案。〔常用的〕131、工业控制网络拓扑构造图141、工业控制网络环网：井上、井下2个环网；冗余：2台中心交换机，冗余热备份；链路冗余、效力器冗余、任务站冗余；设备：网络交换机；效力器；任务站。。。151、工业控制网络网络平安规划：网络平安设备；防火墙或网闸，网络数据流量控制；通讯线路平安；网络防病毒。企业信息管理网络平台网络平安设备调度中心千兆路由环网冗余冗余链路冗余链路效力器群数据采集效力器冗余热备6、设备平安设置7、网络平安战略各监控子系统等操作站、控制主机2、防/杀病毒3、数据平安控制4、系统破绽扫描5、系统补丁分析1、防攻击、防病毒、准入控制企业Intranet网络162、企业信息化网络企业信息化网络，局域网；煤矿实现信息化物质根底。销售信息、物资采购信息和库存信息、财务管理信息、消费调度信息、平安管理信息、企业接入煤矿集团中心及Internet上网业务为中心的企业计算机管理信息化系统提供硬件传输平台。172、企业信息化网络拓扑构造图182、企业信息化网络网络构造：星型构造；三层架构：接入层、会聚层、中心层；效力器及存储。。。网络平安规划193、两个网络互连20四、综合自动化信息集成平台数据集成的业务需求

数据集成的技术需求“数出一门〞保证数据的有效性和一致性不同业务和系统间可以实时的交换和共享数据汇总、分析和展现企业历史的业务数据从管理角度，透明底层的数据，监视数据的准确性从管理角度，规范业务的数据流程提供一致的数据发布平台提供一致的消费过程数据与管理信息的数据集成平台关系数据库和实时数据库的数据整合211、架构架构图222、平台构成基于工业组态软件平台〔实时历史数据库〕，结合矿井详细情况而开发。数据采集监控组态实时历史数据库WEB客户端233、平台特点集成性：实现不同运用系统之间的数据共享和运用集成。开放性：提供DDE、ODBC、Web、OPC等规范接接口，实现了消费数据与其它运用程序、Internet/Intranet的衔接，为运用开发提供了一致的系统资源和共享资源。透明性：易于操作，便于修正与调试。功能多效性：提供了共享的数据管理、数据效力和网络通讯等功能。24五、综合自动化系统通讯接口及协议规划物理层—硬件设备层经过加装以太网卡或转换接口卡来支持以太网规范和TCP/IP协议目前煤炭行业自动化控制系统常用的物理接口类型如下表RS485总线接口现场总线接口PLC可编程控制器接入RS232/485串口，非标准协议上位机/操作员站直接以以太网接入综采自动化系统Profibus选煤厂集控系统主煤流计量系统矿井供配电系统供电监测系统CAN主排水控制系统皮带秤系统等通风安全监测系统皮带集控系统ControlNet胶带运输集控系统人员车辆定位跟踪系统等Modbus副井提升监控系统等25五、综合自动化系统通讯接口及协议规划协议层—软件层根据不同的协议，配置相应的数采接口程序进展数据的采集，然后存储在一致的数据平台目前煤炭行业自动化控制系统常用的软件协议如下表OPC/DDECAN/Modbus西门子PLC或Profibus基于485总线的协议基于文件的数据交换基于串口通讯的非标准协议基于数据库访问的数据采集选煤厂集控、地面筛选皮带集控系统井下主排水人员定位及管理通风安全监测系统主煤流计量系统汽车衡煤炭行业系统能提供OPCServer的厂家不多副井提升等巷道、顶板离层监测等等皮带秤系统等等轨道衡26五、综合自动化系统通讯接口及协议规划几种数据采集的规范接口OPCDDE/NetDDEODBCOLEforProcessControl。被工控领域广泛遵循的一种标准，它规范了应用程序与现场设备或数据源之间数据存取的接口协议，具有高效、安全的特点。基于微软的组件技术（COM/DCOM）设计，采用客户/服务器体系结构。是目前存取现场数据最理想的方法。NetDDE是基于网络的动态数据交换技术（DDE），解决应用程序之间数据的动态交换。也采用客户/服务器体系结构。它比OPC在速度和安全性方面要逊色。由于应用得越来越少，将来可能不会继续受到厂商的支持，建议尽量不要使用。部分控制系统的上位机系统带有数据库支持，周期性地将数据写入共享的关系数据库的表中。可通过ODBC接口访问数据库获得数据。但这种数据采集方法无法保证数据的实时性。27五、综合自动化系统通讯接口及协议规划子系统接入硬件要求原那么上各子系统的接入应都从PLC直接接入工业以太环网采用PLC方式接入时PLC控制器采用国际知名的主流设备PLC具备支持以太网的模块采用上位机接入方式时上位机要求预留接入以太网或其他通讯接口一切接入方式的硬件接口须采用规范以太网接口(RJ45)其它接入方式时可参照上位机或PLC的接入要求灵敏开放的数据接口支持OPC，TCP/IP，ASCII，SNMP，NetDDE，COM等通讯协议或RS232，485，422串口通讯接口或开放的API，OCX软件接口28五、综合自动化系统通讯接口及协议规划经过OPC/DDE接口采集数据针对具有OPCServer功能的自动化系统。既可以作为OPC效力器，也可以作为OPC客户端。开发人员可以从任何一个OPC效力器直接获取动态数据，并集成到iFIX任务台内。由实时数据库完成到监控端的数据下发。29五、综合自动化系统通讯接口及协议规划经过ODBC接口采集数据针对不能提供直接接口而提供数据库支持的系统，如汽车衡和轨道衡。iFIX全面支持ODBCAPI接口，，经过数据库访问进展数据采集，同时将采集到的数据直接传输到实时数据库进展存储。由实时数据库完成到监控端的数据下发。六、自动化、信息化、数字化比较目前煤矿现代化建立中几种表述：自动化信息化数字化六、自动化、信息化、数字化比较1、从三者概念表述、内容描画及层次构造上看，存在联络：都是煤矿开展方向2、本质上没有区别，而是从不同角度提出煤炭企业今后开展的方向。三者之间信息化是本质，数字化是表达方式，自动化是根底和目的。一切的高产高效的现代化矿井其中心是信息，即各种信息的采集、传输、运用和反响的闭环过程，随着计算机技术、网络技术的开展，一切的信息都将以数字〔化〕的方式表现出来，其运用的最终价值将表达在矿井平安消费自动化〔管控一体化〕上，表达在企业的减人增效、保证平安上。1〕信息化是现代化矿井的本质。现代化矿井本质上是依赖对矿井地理、消费、平安、设备、管理和市场等方面的信息进展采集、传输、处置、运用和提升，到达信息增值的目的。其主要内容包括信息的采集〔传感器与检测〕、信息的传输〔通讯〕、信息的处置〔计算机〕、信息的运用与集成〔自动化〕等等。信息是未来煤矿企业的重要战略资源，拥有全面、完好、准确的信息是企业提高消费才干，保证平安，提高管理程度、市场应变才干和竞争才干的重要保证。六、自动化、信息化、数字化比较2〕数字化是信息的表达方式，而且是信息最高、最先进的表达方式。由于计算机技术、微电子技术，尤其是网络技术的飞速开展，许多煤矿的地理信息、消费信息、平安信息、设备工况信息从采集〔传感器〕开场，就实现了数字化、网络化。传感器在采集信息的同时，它可以对信息进展处置、自校正等，不仅使被采集的信息更准确，而且可以在一根总线上挂许多个传感器，使信息传输系统更简便。而被采集的信息不会因传输间隔和环境使精度遭到影响。由于信息是以数字的方式进展采集、处置、传输和运用，因此，消费、平安、管理、市场等信息可以在一个一致的平台上进展传输和交流，使一切的信息能得到更充分的运用，使所采集到的信息得到更大的增值。3〕自动化〔管控一体化〕那么是现代化矿井的重要根底和目的。自动化是指机械设备或消费过程〔煤矿包括环境平安〕、管理过程〔DA、BA〕在没有人的直接参与，经过自动检测、信息传输、信息处置、分析判别、支配控制，实现所要到达的目的。信息化〔数字化〕的信息绝大部分来自于各种消费、工况、平安的自动检测安装〔传感器〕