煤礦自動(dòng)化控制系統(tǒng)整合的方式

蘇永生

摘要

本文首先簡(jiǎn)要闡述了煤礦自動(dòng)化控制系統(tǒng)整合的必要性，再此基礎(chǔ)上煤礦自動(dòng)化控制系統(tǒng)的整合方式進(jìn)行論述。期望通過本文的研究能夠?qū)Υ龠M(jìn)煤礦生產(chǎn)效率的提升有所幫助。

【關(guān)鍵詞】煤礦 自動(dòng)化控制 系統(tǒng)整合

現(xiàn)如今，在煤礦生產(chǎn)中，自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣范，其具有不可忽視的作用。但由于自動(dòng)化控制系統(tǒng)的種類過多，使得系統(tǒng)之間的兼容性較差，無法有效進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并且還會(huì)導(dǎo)致重復(fù)建設(shè)的問題。故此，應(yīng)當(dāng)對(duì)煤礦自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行整合。借此，本文就煤礦自動(dòng)化控制系統(tǒng)整合的方式展開研究。

1 煤礦自動(dòng)化控制系統(tǒng)整合的必要性

近年來，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，為自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)大部分煤礦均建立了多種自動(dòng)化系統(tǒng)，其中較為典型的有井下提升自動(dòng)化系統(tǒng)、通風(fēng)自動(dòng)化系統(tǒng)、排水自動(dòng)化系統(tǒng)、供電自動(dòng)化系統(tǒng)、工業(yè)電視系統(tǒng)以及安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等等。由于上述系統(tǒng)都是在煤礦發(fā)展的不同時(shí)期和不同階段建成投用的，每個(gè)系統(tǒng)在建設(shè)時(shí)，都需要布置相應(yīng)的通訊線路，從而造成重復(fù)投資的情況，不僅如此，通訊線路之間還存在互相干擾的情況，影響了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，極不利于煤礦井下生產(chǎn)作業(yè)安全的保障。同時(shí)，因系統(tǒng)的數(shù)量較多，各種系統(tǒng)均自動(dòng)體系，不但需要專門的人員進(jìn)行操作和維護(hù)，而且系統(tǒng)之間的還無法進(jìn)行數(shù)據(jù)信息互通，制約了系統(tǒng)綜合效益的發(fā)揮，不便于集中管理和統(tǒng)一調(diào)度。因此，有必要對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行整合，以此來發(fā)揮出自動(dòng)化控制系統(tǒng)在煤礦安全生產(chǎn)中的作用，從而推動(dòng)我國(guó)煤礦產(chǎn)業(yè)健康、穩(wěn)定、持續(xù)發(fā)展。

2 煤礦自動(dòng)化控制系統(tǒng)的整合方式

在對(duì)煤礦自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行整合的過程中，可將重點(diǎn)放在如下兩個(gè)方面：一方是對(duì)通信傳輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行整合，另一方面則是對(duì)系統(tǒng)軟件進(jìn)行整合。下面分別對(duì)此進(jìn)行論述。

2.1 通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的整合方式

2.1.1 科學(xué)確定整合目標(biāo)

在對(duì)通信傳輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行整合的過程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)整合目標(biāo)進(jìn)行科學(xué)設(shè)定，具體如下：

（1）應(yīng)當(dāng)確保通信傳輸系統(tǒng)具有較高的帶寬，這是因?yàn)槊旱V井下自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用越來越廣泛，由此使得網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男畔l(fā)生了改變，不再是單一的數(shù)據(jù)，各種音視頻文件隨之增多，這樣一來勢(shì)必會(huì)占用越來越多網(wǎng)絡(luò)帶寬，若是寬帶不足，則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的反應(yīng)速度下降，因此，必須確保傳輸網(wǎng)絡(luò)具備較高的帶寬，從而滿足各種不同的傳輸需要。

（2）對(duì)于自動(dòng)化控制系統(tǒng)而言，穩(wěn)定性尤為重要，為避免局部故障導(dǎo)致整個(gè)傳輸網(wǎng)絡(luò)癱瘓的情況發(fā)生，應(yīng)采取冗余配置，降低影響，由此可使傳輸網(wǎng)絡(luò)的安全性獲得大幅度提升。

（3）傳輸網(wǎng)絡(luò)所處的運(yùn)行環(huán)境相對(duì)比較惡劣，所以要確保整合后的傳輸網(wǎng)絡(luò)滿足防塵、防爆的要求。

（4）自動(dòng)化控制系統(tǒng)在采用CSMA/CD協(xié)議的情況下，會(huì)降低傳輸速率和網(wǎng)絡(luò)性能。為解決這一問題，可采用全雙工通信的交換網(wǎng)絡(luò)，確保通信節(jié)點(diǎn)可同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的共享，提高數(shù)據(jù)傳輸率。

（5）自動(dòng)化控制系統(tǒng)同時(shí)連接煤礦局域網(wǎng)和工業(yè)以太網(wǎng)，在運(yùn)行過程中易受到外部網(wǎng)絡(luò)的惡意攻擊。為保證系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的安全性，應(yīng)在局域網(wǎng)中設(shè)置防火墻，隔離外部網(wǎng)絡(luò)的非法訪問。同時(shí)，在局域網(wǎng)上使用身份認(rèn)證技術(shù)，要求任何PC端在訪問自動(dòng)化控制系統(tǒng)時(shí)都要進(jìn)行身份認(rèn)證，并在授權(quán)的范圍內(nèi)進(jìn)行系統(tǒng)操作。

2.1.2 組網(wǎng)方案

在對(duì)通信傳輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行整合的過程中，應(yīng)當(dāng)編制一套合理可行的主干網(wǎng)組網(wǎng)方案，通過調(diào)查研究后，工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)非常明顯，該設(shè)備采用的是模塊化結(jié)構(gòu)，以非專有性的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行開發(fā)，開放性較強(qiáng)，安全性較高。主干網(wǎng)絡(luò)為前兆雙工，子系統(tǒng)可以采用就近的方式，借助光纖或雙絞線直接與主干網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)冗余環(huán)網(wǎng)，一旦其中某一個(gè)組件發(fā)生故障時(shí)，均能夠進(jìn)行快速冗余，由此使系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性得到了保障。此外，由于煤礦井下的作業(yè)環(huán)境中存在較為嚴(yán)重的電磁干擾，為對(duì)這部分干擾進(jìn)行有效屏蔽，主干網(wǎng)全部采用光纖，光纜則在考慮防爆要求的基礎(chǔ)上，采用鎧裝的光纜，由此使得傳輸網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行安全性顯著提升。

2.2 軟件程序的整合方式

煤礦自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的軟件設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合PLC的通訊接口程序，利用WinCC工控軟件實(shí)現(xiàn)組態(tài)應(yīng)用，滿足復(fù)雜任務(wù)的控制需求。該工控軟件集成SQL數(shù)據(jù)庫、標(biāo)準(zhǔn)接口以及API程序接口，可在數(shù)據(jù)庫中實(shí)現(xiàn)存取功能;煤礦自動(dòng)化控制系統(tǒng)整合實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)監(jiān)控功能，對(duì)控制系統(tǒng)中的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，使操作人員能夠?qū)崟r(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，在操作站上直接查閱圖表或畫面，全方位監(jiān)控各子系統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)行情況;自動(dòng)化控制系統(tǒng)要整合故障自診斷功能，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到煤礦設(shè)備出現(xiàn)運(yùn)行故障時(shí)，可自動(dòng)判斷故障類型，快速定位故障位置，并提供故障位置的圖像顯示，以及故障排除方法的語音提示，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)故障的自動(dòng)化診斷自動(dòng)化控制系統(tǒng)要整合事故預(yù)案系統(tǒng)，該系統(tǒng)針對(duì)可能出現(xiàn)的突發(fā)事故編制事故處理方案，一旦發(fā)生事故，能夠綜合調(diào)用其他系統(tǒng)實(shí)施預(yù)案，以便于快速解決事故;自動(dòng)化控制系統(tǒng)要整合事故分析軟件，該軟件可自動(dòng)記錄事故發(fā)生的前后時(shí)間，用圖像展現(xiàn)事故前后的數(shù)據(jù)變化，為總結(jié)事故教訓(xùn)提供依據(jù);自動(dòng)化控制系統(tǒng)整合數(shù)據(jù)分析軟件，通過對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)化分析，為制定設(shè)備檢修計(jì)劃提供數(shù)據(jù)支持，提高檢修工作效率，降低故障發(fā)生概率，減少運(yùn)維成本投入。

3 結(jié)論

綜上所述，在煤礦生產(chǎn)中，自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用越來越多，因不同系統(tǒng)之間的開發(fā)設(shè)計(jì)及投用時(shí)間存在差異，從而使得系統(tǒng)的兼容性較差，尤其是在系統(tǒng)不斷增多的情況下，這種問題也隨之顯現(xiàn)。為此，應(yīng)當(dāng)對(duì)煤礦的自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行整合，從而使系統(tǒng)的綜合作用得到最大限度地發(fā)揮，減少重復(fù)建設(shè)的資金投入，這對(duì)于促進(jìn)煤礦生產(chǎn)效率的提升具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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