礦井自動化監控集成係統

新汶礦業集團公司華豐煤礦王才

摘要：自動化係統平合與各類子係統如安全監控係統、工業電視係統、提升控製係統、選煤廠集控係統、礦井電力監控係統、水泵控製係統、主扇監控係統、壓風機房監控係統等組成監控網，管控中心為監控網的服務器，並將各子係統的信息進行綜合後處理。
關鍵詞：自動化集成係統 功能要求 結構特點
華豐煤礦自動化係統原有安全監測係統、-450及－750中央泵房排水監控係統、工業電視係統、礦井地麵供電及－450、-750中央配電所自動化監控係統、主運自動化監控係統、大巷信集閉係統。
目前這些監測、監控係統都處於相互獨立的狀態，每套自動化係統井上、下均有獨立的通訊線路，造成通訊線路大量重複投資，維修、維護困難，信息不能互通。因此，需要建立統一的綜合自動化係統，使煤礦並下的安全信息、設備的工況信息和控製信息在一個統一的平台上傳輸。
1 確定自動化集成係統目標及方案
1.1設計目標
對井下各控製子係統發布控製命令，並能監視各子係統內設備的運行狀態以及生產和安全參數；井上與集團公司廣域網相連，實現華豐礦與公司之間信息的及時交換。
建立一個生產調度中心集中控製和監視，井下各係統的控製實現無人值守，僅有巡檢工進行巡視和維護，巡檢工可以就地緊停現場設備，根據現場情況向地麵調度中心彙報需要起停哪些設備，但設備的起停是由調度員根據總體情況來確定和操作，實現全礦管控一體化。
能夠把井下的光纖攝像儀通過工業以太網傳輸到井上調度中心，整合傳輸通道。
係統隨著礦井建設整體規劃分步實施，並能隨著技術的發展方便升級。
1.2係統功能要求
自動化係統平台與各類子係統如安全監控係統、工業電視係統、提升控製係統、選煤廠集控係統、礦井電力監控係統、水泵控製係統、主扇監控係統、壓風機房監控係統等組成監控網，管控中心為監控網的服務器，並將各子係統的信息進行綜合後處理。管控中心負責將實時、曆史及綜合03manbetx 後的信息提供給信息係統中的客戶，並接受客戶對各子係統的操作請求。具體功能要求如下：
（1）在物理上和邏輯上都要考慮到網絡信道的冗餘，確保網絡的安全。
（2）當係統某一子係統的通訊或元器件出現故障時，不能影響其它子係統的通訊和整個網絡的傳輸性能。
（3）對係統井下部分和網絡部件要充分考慮防爆、防塵、抗高溫潮濕和電磁幹擾的要求。地麵係統充分考慮防雷和抗電磁幹擾的設置。
（4）係統在調度中心能及時、準確地采集各個子係統的生產工況、生產和安全參數，並以畫麵和圖表的形式表現出來，同時可以根據生產和調度的要求起、停現場的設備。
（5）充分考慮先進性、實用性和兼容性，做到擴展容易，升級方便，並能做到異構子網的互連。
（6）實時數據顯示：實時顯示各監測點的當前狀態或數值。可分類顯示或全部顯示。
（7）當設備故障或模擬量超限時，監控子係統與自動化平台同步顯示故障設備名稱、報警測點名稱及數值，並將故障信息和報警信息存人數據庫，供以後統計03manbetx 。
（8）在服務器中建立綜合曆史數據庫，定時將監測數據寫入數據庫，為今後的統計03manbetx 提供參考。
（9）充分考慮係統和數據的安全性。係統應具有較強的身份認證機製、完善全麵的日誌、數據備份和病毒防護功能。人機界麵友好，操作簡單，維護方便。
1.3係統結構特點
（1）環網冗餘技術。設計方案采用了環網冗餘技術，提供了礦井自動化係統的可靠性。在物理上和邏輯上考慮到傳輸信道、管控服務器、調度主機、供電電源的冗餘，確保傳輸通路、數據服務、監控工作站、供電電源的安全可靠。網絡交換機采用工業以太網交換機，有雙電源冗餘輸人。
（2）異構係統的互聯互通。設計方案分別在網絡級和串口級提供了多種符合國際主流標準的接口方式，便於各種子係統的接人，實現最大限度的信息共享奮它能夠集成不同廠家的硬件設備和軟件產品，實現各係統間互操作，並將各係統數據集成。
（3）先進的體係結構。設計方案采用B/S模式設計三層網絡體係結構，便於及時、準確地采集各個子係統的工況、生產和安全參數，方便管理層實時查詢、03manbetx 和決策。
（4）實時信息數據集成。以信息集成平台為核心，將實時數據流在企業統一信息平台上集成起來，同時，針對統一信息平台開發各種綜合應用，形成集成化、網絡化應用。各種圖形、圖像、報表信息都可以通過Web的方式在任何一台終端統一瀏覽，統一界麵。
（5）統一的數據倉庫。在集成化的數據管理中，數據一旦被輸人，整個係統中都可以使用。提高了工程效率，降低了工程的實施難度。
（6）集成化的編程組態。實現了從設計、編程、硬件組態、測試到操作診斷和遠程維護的全過程組態應用。所有的部件都可以有一個軟件進行組態，采用統一化的用戶圖形界麵和麵向對象的設計，使用起來輕鬆自如；采用模塊化的設計，使用戶根據需要進行選擇；采用統一的數據庫，保證了符號和變量在項目中的一致性，便於維護和提高效率。
2 監控集成係統的建設
綜合自動化整合係統一期主要整合自動化係統。
（1）在傳輸平台上，采用西門子的工業光纖以太環網技術，敷設13km礦用阻燃光纜，在井下－750調度站、-750泵房、－450泵房，井上主運車房共設立四個接人節點，安裝六台西門子SCALANCEX－4004兆交換機與調度中心構成冗餘的千兆環網。
（2）洗煤廠通過光端機連接到主運車房的交換機上，地麵供電新站通過光端機連接到調度中心的交換機上。
（3）井下－750主運PLC通過礦用本安型數據光端機與-750調度站交換機相連，井下－326主運PLC通過礦用本安型數據光端機與－450泵房交換機相連，地麵主運PLC通過屏蔽網線直接接入西門子交換機網口上，－450大巷信集閉係統通過礦用本安型數據光端機與－450泵房交換機相連。
（4）主運係統已經安裝的高頻通過視頻分配器分出後進入視頻服務器轉換為數字圖像後接入交換機進入工業以太網，新增攝像儀采用礦用防爆型網絡攝像儀在各地點就近接入交換機。
（5）在軟件集成上，采用西門子先進的WinCC組態軟件，通過一致的軟件界麵，實現對各類自動係統的綜合、集中監測與監控。
（6）該係統提供的擴展接口，便於將來其它係統的接入和集成。
3 社會經濟效益分析
（1）經濟效益。節省了大量傳輸線路和維護費用，今後新上的工業電視及音頻通訊，無需每個係統、每個攝像儀都要自地麵向井下敷設通訊線路，節約投資。
（2）社會安全效益。提高整合集成的管理效益使礦井各類信息聯通與共享，各自動化子係統實現統一管控，使信息資源和設備資源能充分發揮作用。
實現全礦井的數據采集、生產調度、決策指揮的網絡化、信息化、科學化，提高礦井勞動效率及現代化管理水平。
由於各自動化係統信息共享，WINCC係統開發的緊急預案在發生緊急情況下，保證了各係統的聯動和信息的綜合利用，為領導決策提供了可靠的依據。
華豐煤礦井下應用千兆工業以太網，千兆交換機下井，為煤礦開創了先例，為煤礦信息化、數字化衷展積累了豐富的經驗。

作者簡介：王才 男，1972年12月生，畢業子山東師範大學，助理工程師。