矿井综合自动化监控网络系统

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1、寺家庄煤业有限责任公司信息化技术方案矿井自动化部分寺家庄煤业有限责任公司2006年6月目录第1章 矿井综合自动化监控网络系统1一 矿井综合自动化监控系统需要接入的子系统1二 综合自动化监控网络结构1三 调度监控中心监控网络21 硬件平台22 软件平台5四 地面网络7五 井下网络7六 网络管理7七 系统安全7第2章 矿井综合自动化子系统8一 井上下供配电监控系统81 地面供配电监控系统82 井下供配电监控系统11二 综采工作面监测监控系统及顶板压力监测系统121 综采工作面监测监控系统122 顶板压力监测系统13三 井下胶带运输机监控系统13四 井下主排水泵自动化系统16五 井下电机车运输监控系

2、统17六 主斜井胶带运输机监控系统及矿井主煤流计量系统181 主斜井胶带运输机监控系统182 矿井主煤流计量系统18七 副立井提升监控系统19八 通风机房监控系统20九 锅炉房监控系统21矿井综合自动化监控网络系统建设目标1）系统建成后能够实现对生产过程及设备进行远程监测、监控、监视、远程诊断以及优化调度。实施地点：就地、调度监控中心、远程。2）实施主要生产环节的自动化控制，达到无人值守的管理要求。3）建立统一的底层控制网络，网上传输数据、语音、频视信号，实现三网合一。4）系统建成后实现资源共享、信息互通，提高自动化水平和安全生产水平，发挥综合监控和协调作用。如：灾害报警信号、设备监控系统连动

3、、模式控制、事故处理预案、救灾路线图等智能决策功能。5）实现管控一体化，从而达到减人提效增强企业市场竞争力的目标。6）通过设备的实时管理软件，实现对设备的超前管理和预测预报，最大限度的减少设备的损坏机率和维护成本。7）对井下人员安全加大监测和在线管理，特别是对流动人员的管理，为安全生产起到保障作用。8）优化网络结构，提高网络性能，提高了企业综合信息基础设施水平，可逐步实现三网融合。一、矿井综合自动化监控系统需要接入的子系统包括： 井上下的供配电监控系统 综采工作面监控系统 顶板压力监测系统 井下胶带机监控系统 主排水泵房自动化系统 井下电机车监控系统 主斜井胶带输送机监控系统 矿井主煤流计量系

4、统 副立井提升监控系统 通风机房监控系统 锅炉房监控系统各子系统都有不同的数据格式、通信协议、反映不同的内容，并且由于生产工艺及管理的连续性和综合性，独立的单项自动化系统已不能满足高效生产的需要，因此，必须进行功能扩展，加以综合处理，建立一个统一的生产自动化监控集成网络。二、综合自动化监控网络结构选用千兆环形工业以太网搭建综合自动化监控系统网络硬件平台，分三部分： 调度监控中心网络 地面网络（包括矿井、选煤厂） 井下网络。在矿办公楼调度监控中心设置两台工业以太网核心交换机，在地面（矿井、选煤厂）和井下各建立一个环网，三个环网通过双通道与矿调度室工业以太网核心交换机连接，最终形成一个冗余环形千兆

5、主干网、百兆接入的网络结构。 网络结构特点： 1) 具有相当高的数据传输速率(目前已达到1000Mb/s)； 2) Ethernet和TCP/IP很容易集成到IT世界； 3) 在整个网络中，运用了交互式和开放的数据存取技术； 4) 已为众多的技术人员所熟悉，市场上能提供广泛的设置、维护和诊断工具，成为事实上的统一标准；5) 如果环网某点发生故障，环形结构将自动切换为具有全部传输能力的总线结构，这一切换时间小于500ms。工业网络拓扑图如下：三、调度监控中心监控网络1、硬件平台硬件平台见配置表，功能： 2台千兆核心以太网交换机通过XRN（可扩展的弹性网络、将多台核心设备分布式互连在一起成为一整体

6、）技术相互连接，构成工业网络的冗余数据汇聚中心，与地面（矿井、选煤厂）、井下的三个环网分别双通道千兆连接，构成综合自动化监控网的千兆冗余骨干网。 接入交换机用于连接机车信号系统、工业电视系统、安全监测系统网络、大屏幕主机以及调度主备机。 6台服务器分别作为数据采集主备服务器、数据库主备服务器、WEB服务器以及视频服务器。监控系统数据采集主备服务器安装WINCC服务器软件，为调度台上的6台监测、监控主机提供服务。2台磁盘阵列用于监测监控系统和工业电视系统的历史数据存储。 2台工程师站中的一台作为负责编制和调试人机界面，另一台作为网络安全管理主机安装网络管理和网络杀毒软件。12台工作站中的6台分别

7、做为变电所监控、胶带机监控、四大件监控（主排水泵、副立井提升机、通风机、压风机）、选煤厂监测、综采及顶板压力监测、人员定位监测、监控主机，另外6台作为安全生产监测、电机车信号、工业电视、大屏幕主机、调度主备机。工业网络通过防火墙和路由器与管理网络连接。调度室硬件配置表调度台主机与各子系统对照表主要设备参数见下列各表：表1：交换机3Com Switch 4060 主要参数 表2：服务器IBM xSeries 366 8863-2RC 主要参数2、软件平台软件平台包括：1. 服务器操作系统6套2. 工作站操作系统12套3. SQL数据库2套4. Faceview实时数据库1套5. LifeKeep

8、er备份软件2套6. WINCC完全版软件1套7. WINCC运行版无限点软件2套8. WINCC运行版128点软件6套9. WINCC服务器(2个授权) 1套10. WINCC服务器冗余授权1套11. WINCC WEB服务器软件和应用软件1套等。 详见下表：自动化监控软件平台自动化监控软件平台是自动化系统的核心，体现着自动化系统和软件开发的最先进技术，它是整个集成系统的软件平台，主要有两大类，一类采用著名集成厂商通用组态软件构建的软件平台，另一类是针对不同行业已开发好的一体化自动化监控平台产品。 通用组态软件如： 西门子公司的WINCC GE公司的CIMPLICITY IFIX 组态王等

9、由于矿井各单项控制系统主要采用西门子控制器，便于集成，所以选择西门子公司的WINCC系列软件作为组态系统的核心软件。在本项目中，将采用客户机/服务器(C/S)、浏览器/服务器(B/S)以及监测监控服务器冗余相结合的解决方案来实现综合自动化监控。SCADA软件的功能：SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition)系统，即监视控制与数据采集系统。系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。四、地面网络地面网络包括矿井地面环网和选煤厂环网两部分。矿

10、井地面环网设置四台工业环网交换机。设置地点：主井井口房、副井提升机房、生活及办公区变电站、风井场地变电所.地面主井井口房、副井提升机房环网交换机分别通过光缆线路与调度室工业以太网主干交换机连接，构成双通道冗余线路。各子系统就近接入地面工业环网交换机。选煤厂环网设置五台工业环网交换机。地点：选煤厂综合集控室、主厂房、准备车间、压滤车间、普通装车站。选煤厂综合集控室、主厂房环网交换机分别通过光缆线路与调度室工业以太网主干交换机连接，构成双通道冗余线路。选煤厂各子系统就近接入选煤厂工业环网交换机。 五、井下网络矿井井下环网设置四台工业环网交换机。设置地点：井下主井变电所、副井井底主排水泵房变电所、盘

11、区胶带机变电所、南北翼大巷胶带机变电所。井下主井变电所、副井井底变电所环网交换机分别通过光缆线路与调度室工业以太网主干交换机连接，构成双通道冗余线路。井下各子系统就近接入井下工业环网交换机。 六、网络管理在调度室工程师站上安装一套HPOpenView网络管理软件，HP OpenView作为强大的网络和系统管理工具，可以实现对工业以太网网络设备的配置以及工业以太网网络拓扑结构的自动生成，及时发现网络中出现问题的节点和原因，及时的消除网络安全隐患，保障工业以太网络的正常运行。同时可以将网络设备的状态信息以OPC方式传递到HMI/SCADA软件中，从而将网络监控与其他智能设备的监控集成一体。七、系统

12、安全为保证矿井综合自动化监控网络的安全运行，在工业以太网与信息化管理网络之间设置路由器和防火墙，达到网络隔离、提高网络安全的作用。在工业网络上安装一套网络版杀毒软件。路由器选用思科公司的Cisco 2800路由器。防火墙选用思科公司的PIX 525防火墙网络版杀毒软件选择冠群金辰公司的KILL安全胄甲（企业版）设备参数见下表：表1：路由器Cisco Cisco 2821 主要参数表2：防火墙PIX-525-UR-GE-BUN 主要参数矿井综合自动化子系统一、井上下供配电监控系统1、地面供配电监控系统在矿井地面共设有9座变电站（所）。选煤厂共设有3座变电所。在每个变电所应配备电力自动化监控系统，

13、对变电站（所）高压配电柜及低压进线柜进行实时监控。电力监控系统与地面1000M环网连接。根据管理权限，矿井综合自动化平台只对35kV变电站进行开关运行状态的远程监视，对地面其它8座变电所进行远程实时监控。具体情况详见下表。 系统功能监测功能：实时采集供电系统的电压、电流、功率、电量、功率因数、频率、开关的分合状态及故障信息。保护功能：对过载、短路等故障设置保护。控制功能：根据实际需要进行分合闸，以保证安全无故障生产。显示功能：显示变电所设备运行的工况，以及电压、电流、功率、电量、功率因数、频率等参数的变化，实时显示变电所各种保护传感器的状态，显示跳闸、过载、短路等故障类型，以及查看各分站之间通

14、信是否正常。对变电所各种历史数据进行查看显示，用以分析故障原因。报表功能：对不同时间内的电压、电流、功率、功率因数、频率等参数进行数据分析统计，生成报表，根据需要打印出来进行故障分析。系统组成本矿井地面供配电监控系统主要由三部分组成：1)电力监控中心矿井综合自动化监控平台及选煤厂综合自动化监控平台分别在矿井调度监控中心和选煤厂集控室各设置一套电力监控工作站。2) 变电所监控分站变电所监控分站又由三部分组成：a) 变电所监控工作站在矿井地面每个变电所内设两台工控机及其监控软件，作为变电所监控工作站。支持OPC服务器功能，支持WEB发布。实现本变电所的当地监控功能。b) 通信管理单元在每个变电所内设一个通信管理单元。它向下提供总线接口，与各高压柜内的综合保护装置组成总线网络，实现信息共享。向上提供TCP/IP以太网接口。c) 微机综合保护装置在各变电所采用智能型高压开关柜，柜内加装微机综合保护装置。地面供配电监控系统图表1) 地面供配电监控子系统接入表如下 2) 地面供配电监控系统拓扑图如下：2、井下供配电监控系统井下设四个变电所，分别是：1) 副立井井底主排水泵房变