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煤矿综合自动化系统

    按照煤矿综合自动化体系结构,依据“集中管理、分散控制”的思想,澳门永利官网注册平台设计体系结构图所示。
 
 
典型综合自动化系统网络拓扑图
     系统综合自动化网络平台包括工业以太环网层、控制层和设备层。
     设备层:主要包括生产设备、通风、排水、供电等各种设备和传感器。
    控制层:主要包括PLC、监控监测设备及相应软件,实现对设备层自动控制。
    工业以太网层:工业以太环网是实现“数字化矿井”、“煤矿信息化”的通信支撑网络,随着工业自动化系统向分布化、智能化的实时控制方面发展,用户对统一的通信协议和网络的要求日益迫切。另一方面,Intranet/Internet等信息技术的飞速发展,要求企业从现场控制层到管理层能实现全面的无缝信息集成,并提供一个开放的基础构架,但多种自动化子系统互不兼容,不同公司的控制器之间不能相互实现高速的实时数据传输,信息网络存在协议上的鸿沟导致出现“自动化孤岛”等。

一、系统配置
1. 硬件配置
(一)现场监控级
    现场控制站由现场设备传感器、I/O设备、煤矿各类专用监控站及PLC控制系统组成。
    I/O设备选用工业化产品,完成信号调理及 A/D、D/A转换、并完成包括线性化、工程单位转换在内的各种数据预处理;
    数据采集有协议转换方式和直接采集方式两种;    
    现场数据通讯以总线式为主,满足实时性要求;
    根据现场需要配置视频监控系统。
(二)操作监控级
    操作监控级主要由数据采集服务器、实时历史数据库服务器、WEB服务器、视频服务器、工业电视监控显示器、大屏显示、工程师站及相应生产过程子系统操作员站等硬件设备。
    采集服务器,是数据采集系统的中心,它实现数据轮询、数据处理、数据转发的功能;
    数据库服务器作为网络数据存储中心,为全网提供后台存储和读取服务,是整个系统的核心设备;
    WEB服务器负责处理WEB用户前端发出的各种管理请求,并将处理结果以WEB的方式关注给用户;
    视频服务器完成视频数据存储及处理,通过工业电视监控显示器及大屏显示器监视生产现场情况;
    工程师站完成上位机人机界面(HMI)组态、在线或离线编程及程序下载、调试,各操作员站可实时监测相应子系统工艺流程参数、设备运行状态及故障报警信息等,并能完成对设备远程操作。
(三)信息管理级
    信息管理级配置由关系型数据库、客户端配置。
    客户端:Pentium 100以上,内存不小于64M,硬盘剩余空间不能小于100M;
    数据库服务器:主流数据库服务器所支持的任何服务器,内存不小于512M;
    网络设备:企业内部局域网-企业信息网。
2. 软件架构
    综合自动化系统的软件主要包括以下方面:
    1、系统运行环境;
    2、作为上位机人机界面(HMI)的组态软件,用来制作工艺流程画面生成的应用软件,它包括数据组态、报表生成、实时曲线、历史曲线、网络通信管理等;
    3、下位机的现场控制软件,用来数据采集、控制输出的应用软件;
    4、综合信息管理平台及生产过程信息平台,及信息管理软件等。
    系统运行环境:Windows Server 2003;
    上位机人机界面(HMI)组态软件:
    调度中心操作监控站组态软件选用主流组态软件;
    其他组态软件-根据具体系统确定;
    下位机现场控制软件:
    某些系统厂商自行研发专用软件;
    网络管理软件;
    视频监控软件;
    调度通信软件;
    数据库管理软件等;
    自行研发的综合信息管理平台、生产过程信息平台软件,信息管理软件等。
    整个系统软件结构总体上分为数据表示层、数据处理层、数据采集层。各层模块之间通过数据总线以及消息总线相互连接。消息总线负责传送实时性数据和交互的命令,数据总线传送非实时性或者大量数据,两种方式通信的结合从性能和效率两个层面保证了系统软件结构的合理性。整个软件平台支持即插即用的软件模块配置方式,使得系统具有很强的扩展性与开放性,这种特性可以在后期方便地纳入其他设备及网络的管理,而系统整体架构不会变化。
    数据表示层直接面向最终用户。本系统表示层包括C/S界面和B/S界面。其中,C/S方式基于Windows的用户界面,可以安装在各个终端上执行。B/S用户界面为浏览器界面,安装在WEB应用服务器上,以动态方式下载到用户终端执行。数据处理层是网管功能的实现层,基于数据库技术、系统应用支撑平台、网络计算平台等功能平台,完成网络管理的所有功能。数据采集层完成对不同厂家设备接口适配(协议转换)的功能,向上提供一个统一的网管接口。本系统针对不同厂家的设备分别实现适配器,在接口形式上通过OPC、ODBC等各种接口形式的引接。
 
软件架构图

二、 计算机通讯网络

    综合自动化系统计算机通讯网络由工业控制网路、企业信息网络组成。工业控制网络主要以工业以太网组成井上、井下2个环网,将各生产监控子系统有机集成起来,实现设备、环境数据上传至调度中心,并可实现控制程序下传至相应现场监控系统,实现相应子系统远程监控。
    企业信息网络是企业实现信息化的基础,将生产调度、运销管理、机电设备管理、办公自动化、人力资源等信息管理系统,集成到统一平台上,实现对企业生产、安全、经营、运销等全方位的管理,帮助企业提高效率、缩减成本、增加收入,使企业在兼容现有业务模式和现有基础设施的情况下,迅速构建扩展现有业务和生产能力,以信息化带动产业化,提高周转效率,确保获得领先一步的竞争优势。
    通过计算机通讯网络统一管理,在企业的经营管理层和生产控制层之间,能够建立双向的信息交互、对生产过程进行直接控制。以现有设备为基础,将数据集成技术应用于到各种控制系统和安全监控系统,井下,通过网络平台,实现皮带运输、工作面、排水系统、供电系统、通风系统、安全监测监控系统、选煤厂监控、信、集、闭系统、矿井产量等系统的统一、集中监控,形成一个完整的“管控一体化”综合应用系统。

三、综合自动化系统信息无缝链接实现

    “管控一体化”就是建立全集成的、开放的、全矿综合自动化的信息平台,把企业的横向通信(同一层不同节点的通信)和纵向通信(上、下层之间的通信)紧密联系在一起,通过对经营决策、管理、计划、调度、过程优化、故障诊断、现场控制等信息的综合处理,形成一个意义更广泛的综合管理系统。
    计算机通讯网络是管控信息集成的基本条件,没有信息网络就不可能实现企业横向和纵向信息的沟通和汇集。综合自动化系统是根据“管控一体化”的思想建立起来,而生产过程信息、企业管理信息无缝链接是“管控一体化”实现的充分条件。
     在本次综合自动化系统设计中,数据流向可用下图表出。
  
    以数据和业务的整合为基础,全面整合煤矿企业生产、安全、管理相关业务,集成了矿井安全监控实时数据、工业设备运转数据、工业视频数据、调度通信数据、人员定位数据、煤矿企业设备管理、运销管理、办公自动化等管理数据。统一对这些数据进行存储,业务进行规范,为煤矿企业生产、安全、管理相关人员提供全面的信息支持。
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