第02章 枣泉煤矿信息自动化总体构架.pdf

2-1 第二章 枣泉煤矿信息自动化总体构架 第二章 枣泉煤矿信息自动化总体构架 第一节 矿井综合信息自动化的关键技术 一 第一节 矿井综合信息自动化的关键技术 一概述 概述 全矿井综合信息自动化是矿井自动化监控和企业管理发展 的方向众所周知全矿井综合自动化监控系统成功的关键问 题是采用现场总线和组态软件等先进技术而信息处理成功的 关键是解决好技术标准性问题用户程序可移植性问题系统 功能可伸缩性问题控制设备互操作性问题等等 1 1现场总线 现场总线 现场总线是连接控制系统中现场装置的双向数字通讯网络 与传统控制方法相比具有无法比拟的优势具有较高的性 能价格比系统综合成本大幅度减少导线连接附件大幅度 的减少设计安装调试维护费用大幅度的减少维护和 改造停工时间减少6080系统性能大幅度提高使控制 系统的档次跨越了一个台阶它能自动诊断总线节点的通讯故 障电源故障以及现场装置和连接件的断路短路故障显 示故障位置方便设备维护人员由于采用数字信号通讯有 效地提高了系统的测量和控制精度系统调试更加灵活方便 可以将系统分为几个系统分别进行调试便于复杂故障的排除 2-2 可靠的数据传输快速的数据响应强大的抗干扰能力许多 总线节点具有IP67的防护等级具有防水防尘抗振动的特 性可以直接安装于工业设备上大量减少了现场接线箱使 系统美观而实用等等 现场总线的标准很多 如工业控制领域最广泛应用的西门子 公司的Profibus和煤矿井下本安要求应用广泛的AB公司的 ControlNet Profibus是标准化的开放式的通讯网络Profibus DP是最 快的总线世界范围的标准用于工业自动化中主控器PLC PC等与现场设备的数据交换的通讯网络两个中继器之间为 一段在给定速率下每一段长度必须在要求的最大长度之内 每段通讯距离在400-1000m之间利用双绞线采用Profibus DP 现场总线的通讯速率可达187.5kbps ControlNet是符合本安要求支持介质冗余控制器冗余的 通讯网络用于工业自动化中在控制器和I/O设备之间高速传 输时间要求苛刻的数据确定的可重复的数据传输网络 2 2组态软件 组态软件 组态软件是一种通用的面向监控对象的监控软件 用户不需 要学习任何语言和编程方法利用组态软件提供的生成工具就 可生成具有通信控制显示存储打印报警等多种应用 软件 它具有通用性强功能强使用维护方便等优点以在工业 2-3 监控领域获得广泛的应用 3EtherNet 现代工业生产过程综合自动化控制系统基本上都是以计算 机监控和过程数据采集系统SCADA来概述的SCADA不仅代 表了现代工业生产过程综合自动化应用的必然趋势同时也表 示了比仪表自动化行业传统的DCS和过程自动化行业传统的 PLC技术水平更先进的概念但工业控制领域的专家追求的目 标是要实现企业综合自动化为目标的管控一体化工 业流程生产集成这就需要解决各种所谓技术标准性问题用 户程序可移植性问题系统功能可伸缩性问题控制设备互操 作性问题等等 进入20世纪90年代以来 基于Internet的Web应用技术爆炸性 的发展同样也引发了工业控制领域深刻的技术变革以在全 球范围内得到广泛而深层次成功应用的基于TCP/IP协议的网络 技术和基于WWW协议的Web技术为基础组成企业综合自动 化的企业管理信息系统MIS 和企业生产过程SCADA实现 了企业管控数据流之间无缝连接 EtherNet工业协议EtherNet/IP是一个开放式的工业化网 络互联标准支持隐式信息通信实时的I/O通信显式信息通 信通信交换或者两者都有并且使用商用现成的EtherNet 通讯芯片和物理介质是几乎所有工业控制设备厂家的控制器 都可选择的标准它由EtherNet衍生因而与企业管理网络可以 2-4 很容易方便的互联 4 4解决方案 解决方案 在枣泉煤矿综合信息自动化系统设计中我们按照管控一体化 思路采用了设备层控制层和信息层三层网络结构并结合自动化控 制技术计算机技术和网络技术采用世界先进的工业控制产品和国际 最广泛应用的网络产品 设备层和控制层网络井上井下控制网络分别采用世界先进的德 国西门子公司和美国罗克韦尔公司的工业控制产品国际最广泛应用的 网络产品使矿井在采掘机运通等生产环节全面实现信息 化并将煤炭生产自动化信息管理信息的各个环节统一在一个控制 和管理通用的网络平台即以态网上形成统一完整的有机整体 二二集成化的信息处理平台 集成化的信息处理平台 集成化的信息处理的软件平台能够集成不同厂家的硬件设备和软 件产品实现各系统间互操作并将各系统数据集成实现企业信息系 统与工业控制现场的无缝连接它以微软的 OLE/COMDCOM 技术为基础 采用了 OPC 标准接口从而具备了自动控制功能并能实现设备和设备 之间的互操作性与互换性 三三集成化的三层网络结构 集成化的三层网络结构 本方案采用了以太网控制网和设备网所组成的开放型网络 信息层是整个自动化网络的最高层它采用快速以太网技术以 TCP/IP 传输控制协议/国际协议 作为其传输协议 将可编程序控制器 网关人机接口和控制软件连接制企业的信息系统实现对现场采集数 2-5 据和信息进行管理功能 控制层是整个自动化网络的中间层是一个开放型网络它将处理 器与处理器之间的信息交流处理器与输入/输出接口之间的信息交流集 成在一起并采用 ControlNetDHFLEX I / O 等实现实时 I / O 控制 闭锁和报文传输保证了控制信息的实时性和准确性 设备层是面向现场设备的一层也是整个自动化网络的最低层它 无需中间的输入/输出系统就可以将现场设备和可编程序控制器直接相 连实现操作者和现场设备之间信息互传并可实现故障自动诊断 四四先进的生产者/客户模型 先进的生产者/客户模型 生产者Producer/客户Consumser模型支持输入数据的多信 道广播和对等通信数据的多信道广播使控制数据同时到达操作的每一 个单元更有效的利用网络的频带宽度支持状态切换的报文发送显 著减少网络通信量以做出更快的响应特别适合对时间有苛刻的控制 数据传输如 I / O 刷新控制起到控制器的互锁系统 第二节 枣泉煤矿综合信息化的主要内容 第二节 枣泉煤矿综合信息化的主要内容 枣泉煤矿综合信息化系统为实时监控网络结构具有完善的生产监 控管理能力它主要由以下系统组成 1生产指挥中心配置最先进的大屏幕拼接显示系统实现生产调 2-6 度和安全监测的集中管理 2 主运输带式输送机三遥系统 驱动采用 CST 软启动装置 通过 SLC5 联入控制网在设备闭锁状态下所有的运输设备开停及配仓倒仓 等操作均在指挥中心进行不再设现场固定岗位 3主通风机监测监控系统采用 MCC 马达控制中心主通风机可实 现授权遥控现场集中就地手动三种控制方式能自动切换风机自 动反风实现无人值守 4井下排水三遥系统采用美国 ROTARY 公司的液位计流量计 电控阀实现井下自动排水实现无人值守 5供电三遥系统采用无锡军工电力有限公司生产的矿用一般型高 低压配电柜计量执行元件采用 ABABB 公司的元件保证了系统的 可靠性在生产指挥中心可对全矿个变电所进行检测及遥控分合闸实 现无人值守 6煤流自动计量系统矿井煤炭运输的各皮带均安装电子称自动 计量当班各队原煤产量自动生成矿井生产调度报表为矿井生产管理 提供有力的手段 7工业电视系统通过摄像系统将现场图像转化为可传输信息接 入传输系统发往生产指挥中心同时接收数据传输系统从生产中心发出 的控制信号从而指挥和控制摄像系统按操作人员的要求进行工作 8综采工作面生产监测系统通过接口设备将采煤及机支架的数据 传输给上位机可在生产指挥中心实时监测采煤机液压支架等设备的 现场运行情况 2-7 9矿井安全检测系统实时监测井下瓦斯一氧化碳通风状况等 各项矿井环境参数 10束管监测系统对井下的 O2N2COCH4CO2 C2H4C2H6C2H2 等气体含量实现 24 小时连续循环检测通过烷烯比链烷比的计算及 时预测预报发火点的温度变化为煤矿自然火灾和矿井瓦斯事故的防治 提供科学的依据 11电话调度系统系统既满足煤矿调度的需要又充分考虑了今 后技术发展和调度通信信息综合化的要求使井下与地面的通讯更加便 捷 12入井人员管理系统采用当今最先进的生物识别技术指纹识 别技术实现煤矿入井人员的出勤考核管理和安全监督以适应工矿 企业日益增长的现代化管理要求 13地面生产系统利用 Profibus DP 总线连接主控 PLC远程 I/O 和 DP 接口设备主控 PLC 与操作监控计算机和调度控制网之间的连接通 过工业以太网在它们的协同工作下完成整个地面生产系统的集中控 制 14矿井地面压风制氮系统通过 PLC 将所获得的数据信息上传工 业以态网同时指挥中心发出调度指令给 PLC控制设备运行实现整个 地面压风制氮系统的自动化监控 15枣泉煤矿企业 OA 系统枣泉煤矿企业 OA 系统采用浏览器/服务 器体系B/S结构包括调度安检计划通风区队档案质量 党团等管理模块实现办公的网络化自动化 2-8 16企业资产管理系统EAMEAM企业资产管理系统是以设备 资产台帐为基础以工单的提交审批和执行为主线按照计划检修 预防性维修预测性维修等维修保养模式综合采购库存和人力资源 管理实现设备全寿命管理数据充分共享的信息系统 17企业管理信息系统MIS实现企业网站档案图书管理办公 自动化事务管理经营管理技术管理和能源管理等 根据枣泉煤矿建设需要我们建议信息化系统应有计划按步骤 分阶段建设煤矿管理信息系统应根据宁煤集团计算机网络软件开发 初步方案和宁煤集团计算机网络软件开发一期工程技术方案由宁 煤集团战略发展部统一规划建设