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1、煤矿综合自动化系统讲座（二）,孟凡强 2010年8月,QQ：469177341 phone：18611194695,总纲要,煤矿主要生产工艺 煤矿生产系统、安全系统 业务需求 煤矿综合自动化系统 基本概念 建设内容 关键技术 自动化、信息化、数字化比较 煤矿综合自动化系统解决方案 生产自动化 安全监控 安全生产管理辅助系统,第二部分,煤矿综合自动化系统,一、什么是煤矿综合自动化系统,1.概念,概念提出：煤矿综合自动化又称CIMAS（Computer Integrated Mine Automation System ），基于CIMS（Computer Integrated Manufactur
2、ing System ）原理提出； 应用技术：应用现代电子技术和自动化技术、网络技术及计算机技术等； 功能分析：实现对矿井生产过程全面监控的系统，把采掘生产设备监控系统、皮带运输监控系统、辅助生产设备监控系统等子系统数据进行集中监控，实现生产及辅助生产各运行参数的统计并上传至矿区办公局域网，这样使得煤矿生产和管理更加科学高效。同时将一些主要生产数据和安全情况向上一级管理部门进行汇报，上一级管理部门可以通过这些数据对煤矿进行远程实时监视。出现紧急情况发出告警信号。,一、什么是煤矿综合自动化系统,1.概念,1）系统集成：生产控制及检测系统（采煤工作面、综掘工作面、皮带运输、地面洗选、矿井供电、井下
3、主排水、矿井主通风机等辅助生产系统设备状态数据、工艺参数据；矿井环境监测、束管监测等系统监测数据）、生产管理系统（安全管理、生产调度、生产计划组织及机电管理等信息应用系统）及企业管理信息系统（办公自动化、财务管理、物资供应管理、人力资源管理、资产管理等）的集成。(生产与管理的集成) 2）技术及装备：网络、通信、数据库、自动化、信息化以及工业电视等技术及设备。 3）目标：提高煤矿安全管理能力；实现生产、管理的一体化(生产自动化、管理自动化),一、什么是煤矿综合自动化系统,2、逻辑架构图,一、什么是煤矿综合自动化系统,3.系统分析,三个层次：基础自动化层、数据处理层、业务应用层 安全、生产数据、管
4、理信息集成 综合自动化信息集成平台,二、煤矿综合自动化系统主要内容,煤矿综合自动化系统解决的是安全、生产两大主题，进行科学精细化管理，达到管控一体化。,数据处理,管理、决策,数据,信息,安全 生产,二、煤矿综合自动化系统主要内容,1、基础自动化 矿井生产自动化系统（PCS） (1)综采工作面自动化控制系统； (2)掘进工作面自动控制系统； (3)主运输皮带集中控制系统； (4)矿井主排水自动控制系统； (5)主扇风机自动控制系统； (6)压风机自动控制系统； (7)地面筛选集中控制系统； (8)选煤厂综合自动化； (9)地面装车自动控制系统； (10)井下辅助运输监控系统 (11)矿井主煤流计
5、量系统； (12)矿井供电自动化控制系统等。,安全管理监控系统 （1）矿井巷道顶板压力监测系统； （2）安全监测监控系统； （3）人员定位跟踪系统； （4）矿井安全生产无线监管系统等。,辅助安全监控系统 （1）视频监控系统； （2）矿井调度通信及井下无线通信系统。,2、煤矿安全生产管理系统MES（业务应用） 3、企业管理、决策系统（业务应用）,10,2、关键技术,两个网络，一个平台。 1）两个网络： 工业网络生产系统设备数据（运行状态、电机温度、轴承温度、振动等）、工艺参数（水位、流量、压力、煤位等）及环境监测数据（安全监测数据、火灾束管监测的数据）的传输通道（数据传输高速公路）； 企业信息网
6、企业实现信息化的物质基础，企业管理相关信息共享，实现企业信息化管理。,11,2）一个平台：即综合自动化信息集成平台，类似于物流中心和桥梁。 主要作用： 数据采集：提供统一数据接口、通讯协议，采集一线生产数据； 数据存储、分析 ：将数据分类存储，加以分析；（物流中心） 远程监控：利用组态软件，开发人机界面（HMI），远程监测监控设备状况及生产状态；监测环境状态；异常情况报警； 生产管理系统应用：利用采集到的数据，结合安全、生产管理模式，开发生产管理系统； 信息化数据来源：为企业管理系统提供数据源。 （桥梁）,2、关键技术,12,井下设备要取得煤安标志（MA）及矿用防爆证书,3、装备要求,13,三
7、、综合自动化网络,1、工业控制网络,现场总线Profibus、ControlNet； 工业以太网赫斯曼、西门子、MOXA等提供解决方案。（常用的）,14,1、工业控制网络,拓扑结构图,15,1、工业控制网络,环网：井上、井下2个环网； 冗余：2台核心交换机，冗余热备份；链路冗余、服务器冗余、工作站冗余； 设备： 网络交换机； 服务器； 工作站。,16,1、工业控制网络,网络安全规划： 网络安全设备；防火墙或网闸，网络数据流量控制； 通信线路安全； 网络防病毒。,17,2、企业信息化网络,企业信息化网络，局域网；煤矿实现信息化物质基础。 销售信息、物资采购信息和库存信息、财务管理信息、生产调度信
8、息、安全管理信息、企业接入煤矿集团中心及Internet上网业务为核心的企业计算机管理信息化系统提供硬件传输平台。,18,2、企业信息化网络,拓扑结构图,19,2、企业信息化网络,网络结构：星型结构； 三层架构：接入层、汇聚层、核心层； 服务器及存储。 网络安全规划,20,3、两个网络互连,21,四、综合自动化信息集成平台,数据集成的业务需求,数据集成的技术需求,“数出一门”保证数据的有效性和一致性 不同业务和系统间能够实时的交换和共享数据 汇总、分析和展示企业历史的业务数据 从管理角度， 透明底层的数据，监督数据的准确性 从管理角度，规范业务的数据流程,提供统一的数据发布平台 提供统一的生产
9、过程数据与管理信息的数据集成平台 关系数据库和实时数据库的数据整合,22,1、架构,架构图,23,2、平台构成 基于工业组态软件平台（实时历史数据库），结合矿井具体情况而开发。 数据采集 监控组态 实时历史数据库 WEB客户端,24,3、平台特点,集成性：实现不同应用系统之间的数据共享和应用集成 。 开放性：提供DDE、ODBC、Web、OPC等标准接接口，实现了生产数据与其它应用程序、Internet/Intranet的连接，为应用开发提供了统一的系统资源和共享资源。 透明性： 易于操作，便于修改与调试。 功能多效性：提供了共享的数据管理、数据服务和网络通信等功能。,25,五、综合自动化系统
10、通讯接口及协议规划,物理层 硬件设备层 通过加装以太网卡或转换接口卡来支持以太网标准和TCP/IP协议 目前煤炭行业自动化控制系统常用的物理接口类型如下表,26,五、综合自动化系统通讯接口及协议规划,协议层 软件层 根据不同的协议，配置相应的数采接口程序进行数据的采集，然后存储在统一的数据平台 目前煤炭行业自动化控制系统常用的软件协议如下表,27,五、综合自动化系统通讯接口及协议规划,几种数据采集的标准接口,28,五、综合自动化系统通讯接口及协议规划,子系统接入硬件要求 原则上各子系统的接入应都从PLC直接接入工业以太环网 采用PLC方式接入时 PLC控制器采用国际知名的主流设备 PLC具备支
11、持以太网的模块 采用上位机接入方式时 上位机要求预留接入以太网或其他通讯接口 所有接入方式的硬件接口须采用标准以太网接口 (RJ45) 其它接入方式时可参照上位机或PLC的接入要求 灵活开放的数据接口 支持OPC ，TCP/IP，ASCII，SNMP，NetDDE，COM等通讯协议或RS232，485，422串口通讯接口或开放的API，OCX软件接口,29,五、综合自动化系统通讯接口及协议规划,通过OPC/DDE接口采集数据,针对具有OPC Server功能的自动化系统。既可以作为OPC服务器，也可以作为OPC客户端。开发人员可以从任何一个OPC服务器直接获取动态数据，并集成到iFIX 工作台
12、内。 由实时数据库完成到监控端的数据下发。,五、综合自动化系统通讯接口及协议规划,通过ODBC接口采集数据,针对不能提供直接接口而提供数据库支持的系统，如汽车衡和轨道衡。 iFIX全面支持ODBC API接口，通过数据库访问进行数据采集，同时将采集到的数据直接传输到实时数据库进行存储。 由实时数据库完成到监控端的数据下发。,六、自动化、信息化、数字化比较,目前煤矿现代化建设中几种表述： 自动化 信息化 数字化,六、自动化、信息化、数字化比较,1、从三者概念表述、内容描述及层次结构上看，存在联系： 都是煤矿发展方向 2、本质上没有区别，而是从不同角度提出煤炭企业今后发展的方向。三者之间信息化是实
13、质，数字化是表达形式，自动化是基础和目的。所有的高产高效的现代化矿井其核心是信息，即各种信息的采集、传输、应用和反馈的闭环过程，随着计算机技术、网络技术的发展，所有的信息都将以数字（化）的方式表现出来，其应用的最终价值将体现在矿井安全生产自动化（管控一体化）上，体现在企业的减人增效、保障安全上。 1）信息化是现代化矿井的实质。现代化矿井实质上是依赖对矿井地理、生产、安全、设备、管理和市场等方面的信息进行采集、传输、处理、应用和提升，达到信息增值的目的。其主要内容包括信息的采集（传感器与检测）、信息的传输（通信）、信息的处理（计算机）、信息的应用与集成（自动化）等等。信息是未来煤矿企业的重要战略
14、资源，拥有全面、完整、准确的信息是企业提高生产能力，保证安全，提高管理水平、市场应变能力和竞争能力的重要保障。,六、自动化、信息化、数字化比较,2）数字化是信息的表达形式，而且是信息最高、最先进的表达形式。由于计算机技术、微电子技术，尤其是网络技术的飞速发展，许多煤矿的地理信息、生产信息、安全信息、设备工况信息从采集（传感器）开始，就实现了数字化、网络化。传感器在采集信息的同时，它可以对信息进行处理、自校正等，不仅使被采集的信息更准确，而且可以在一根总线上挂许多个传感器，使信息传输系统更简便。而被采集的信息不会因传输距离和环境使精度受到影响。由于信息是以数字的形式进行采集、处理、传输和应用，因
15、此，生产、安全、管理、市场等信息可以在一个统一的平台上进行传输和交流，使所有的信息能得到更充分的应用，使所采集到的信息得到更大的增值。 3）自动化（管控一体化）则是现代化矿井的重要基础和目的。自动化是指机械设备或生产过程（煤矿包括环境安全）、管理过程（DA、BA）在没有人的直接参与，经过自动检测、信息传输、信息处理、分析判断、操纵控制，实现所要达到的目标。信息化（数字化）的信息绝大部分来自于各种生产、工况、安全的自动检测装置（传感器），这些是信息化（数字化）的基础。反之，由于实现了信息化（数字化），可以在地面对矿井的生产设备的工况进行监测和自动控制，可以实时、连续监测各种地理、安全信息，大大减少井下作业的人数，这不仅可以提高效率，而且可以大大提高煤矿的安全水平。实现了管控一体化之后，把生产、安全和管理有机地融合在一起，在管理层可以实时采集到许多生产、安全的信息，也可以得到许多信息的变化趋势，为信息化或“数字化矿井”奠定基础。在此基础上，利用一些先进的控制理论（如人工智能、专家分析等）建立煤矿安全生产所需的决策支持系统，实现矿井安全、生产和效益的多目标优化和全矿井自动化，最终建成无人化矿井。,
