大型煤礦自動化控制系統的設計與應用

文/孫廣軍

大型煤礦自動化控制系統的設計與應用

文/孫廣軍

大型煤礦自動化控制系統，能夠節省大量傳輸線路鋪設和維護費用，一次投資，長期受益，并能較好地實現礦井的數據采集、工業自動化、井下工業電視、安全檢測、生產調度、決策指揮的網絡化、信息化和科學化，提高礦井的勞動效率及現代化管理水平，確保礦井的安全生產。

一、系統建設目標

通過對系統現狀分析，迫切需要基于現有系統，建立一個集中而統一的監控中心和高效、穩定、安全可靠的數據傳輸平臺（工業以太網），將現有的各個監測系統依托通訊網絡，通過數據交換完整地集成在一起。建立統一的數據庫、統一的軟件界面，實現工況信息的實時顯示和遠程控制，實現各系統的無人值守，只有巡檢工進行巡視和維護，并在建立數據中心的基礎上，實現事故預案系統，以提高應對突發事故的能力；建立歷史事件審計系統和事故追憶功能，以便對整個系統進行審計和評估；建立WEB發布系統，實現全面的信息發布平臺和資源共享。

二、系統集成

1.傳輸通道集成要點

（1）高帶寬。井下多媒體技術的廣泛應用，使網絡傳輸的信息已不再是單一數據，視頻、音頻也越來越耗費網絡帶寬。

（2）穩定、可靠性。由于井下工業控制系統實現了遠程控制，在調度指揮中心就可以實現控制井下主要的皮帶運輸、變電所的停送電、主扇風機的起停控制、主水泵的起停等，這樣要求網絡系統必須非常穩定、可靠。

（3）抗干擾。網絡必須能適應井下惡劣工業環境，并滿足井下防爆、防塵的要求，保障網絡的正常暢通。

（4）高性能。由于井下自動化工控系統要實現井下的實時數據采集、遠程控制、監測等，必須有非常良好的網絡性能保證和數據傳輸速率。所以采用全雙工通信，使節點可同時發送和接收數據幀，大大提高了數據傳輸率。

（5）防火墻系統。因為整個工業以太網和礦局域網在物理上是相連的，其安全風險主要來自于局域網的惡意入侵和攻擊。因此要充分保證網絡的安全，在和礦局域網的接口處設置防火墻系統，實現網絡的隔離，并進行訪問控制和認證支持，礦局域網上的任何一臺PC機要訪問工業以太網都必須要有授權。

（6）病毒防御系統。網絡經常面臨著計算機病毒、系統陷阱、黑客攻擊、Web站點癱瘓等諸多問題。所以在防火的基礎上，部署殺毒軟件，以便和防火墻系統一起構成堅固的網絡安全防線。

（7）可管理性。網絡管理是網絡運行的核心，必須有一個強大、統一的網管系統支持。提供預警、配置、統計等功能，提高解決故障的時效及為網絡優化提供數據。網管系統應直觀統一、操作簡單，要做到故障管理、性能管理、配置管理和安全管理。

（8）擴展性。網絡建設要為未來的發展提供良好的擴展接口。隨著業務的增長，網絡的擴展和升級是不可避免的事情。通過模塊化的網絡結構設計和模塊化的網絡產品，能為網絡提供很強的擴展和升級能力。

2.軟件平臺集成要點

（1）兼容性。各自動化子系統采用不同的控制技術，數據表達格式不統一，這就要求新建成的系統能兼容不同廠家的數據格式，正確采集設備的實時工況信息，實現系統的無縫鏈接。

（2）集成的編程和組態。實現從設計、編程、硬件組態、測試到遠程維護的全過程組態應用，采用統一化的用戶圖形界面Rsview軟件和面向對象的設計，使用戶操作起來輕松自如。

（3）統一的數據庫。保證所有的數據在統一的數據庫中進行管理，實現數據一旦輸入，在整個系統中都可以使用，確保數據的一致性和重用性。

（4）安全性。系統應具有較強的身份認證、授權、加密、完善全面的事件日志和數據備份功能。

（5）信息共享。整個礦井自動化信息實時共享，通過WEB發布平臺，通過授權的人員可隨時瀏覽系統狀態，實現資源利用最大化。

（6）擴展性。系統具有較強的擴展性，滿足以后技術發展的要求。

3.軟件平臺的實現

（1）NetLinx軟件構架平臺，實現全過程的組態應用。NetLinx架構包含了鏈接制造系統和企業管理系統的所有必須要素，可以在任何時刻、對網上任何設備進行數據采集。通過它，可以選擇所需的通信組件和介質，如面向信息和數據傳輸的Ethernet/IP，控制層ControllNet,設備層DeviceNet等。

（2）實時監測監控。實時監測監控煤礦各控制子系統內設備運行狀態以及所需的生產和安全參數，并以畫面和圖表的形式表現出來，在任何一個操作站上，操作人員根據授權可以監控各子自動化系統。

（3）事故預案系統。當出現突發事故，系統能據實時的工況信息和預先編制的策略提供事故處理方案，保證了各系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。

（4）故障自診斷功能。軟件具有強大的系統自診斷功能與故障報警功能，可準確判斷故障類型、位置并能進行圖像和語音提示以及打印輸出，易于管理與維護。

（5）事故追憶。軟件平臺能自動將事故前后一段時間的參數記錄下來，并以曲線的形式展現出來，方便事故的分析。

（6）數據分析。通過分析歷史數據，增強對系統的全面了解，為制定詳細周密更切合實際的檢修計劃提供科學依據。減少發現和排除故障時間，有效降低設備的運行維護成本。

三、結論

隨著煤礦開采技術的發展，越來越多高產高效礦井的出現，對自動化控制系統的依賴程度也越來越高。這就要求在設計大型煤礦自動化控制系統的時候要充分考慮到多功能，多用途，考慮在井下的工業控制、工業電視、安全檢測、生產指揮等系統的兼容與融合，解決眾多系統單獨分散的問題，綜合布線，避免各自獨立，自成一體，既浪費資源、重復建設，又無法協同一體。應讓各系統在統一的平臺共同發揮作用，為建設現代化礦井作出貢獻。

神華神東煤炭集團榆家梁煤礦）

李元）