【正文】 管理信息系統(tǒng)支撐技術(shù) 管理信息化應(yīng)用系統(tǒng)采用當(dāng)前公認(rèn)的具有先進(jìn)技術(shù)理念的、基于框架的、構(gòu)件化的、一站式服務(wù)的三層或多層架構(gòu)。 圖 ： 管理信息系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)圖 這樣的體系結(jié)構(gòu)適合大規(guī)模配置的應(yīng)用系統(tǒng)，而在中間層的業(yè)務(wù)邏輯不取決于客戶端，極大地提高了系統(tǒng)的效率。OPC 標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵在于它提供了一種可開發(fā)的、高效的通信機(jī)制。 泰山隆安煤礦綜合信息化方案 南京天溯自動化控制系統(tǒng)有限公司 第 13 頁 則不僅各廠家的監(jiān)控設(shè)備之間可相互兼容，而且，由于 OPC 規(guī)范提供了客戶與服務(wù)器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊和交換的通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)制，通過 OPC 接口，各 OPC 客戶 (應(yīng)用軟件 )和 OPC 服務(wù)器 (設(shè)備 /數(shù)據(jù)庫 )之間形成了即插即用的鏈接關(guān)系，而不依賴于軟件和設(shè)備的特定屬性，客戶和服務(wù)器可無縫地交換數(shù)據(jù)。由于統(tǒng)一了數(shù)據(jù)訪問的接口，使控制系統(tǒng)進(jìn)一步走向開放，實現(xiàn)信息的集成和共享，用戶能夠得到更多的方便。 現(xiàn)場總線有以下優(yōu)點： N 的結(jié)構(gòu)，一對傳輸線，可以對應(yīng)多臺現(xiàn)場數(shù)字儀表，也可采用多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，簡化了工程設(shè)計，降低了工程費(fèi)用。 ? 集成化的通訊平臺 所有的部件之間的數(shù)據(jù)交換可以暢通無阻，因為現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)提供了通用的數(shù)據(jù)通道，無論是控制器，人機(jī)界面，還是工業(yè)控制 PC 中都集成了通訊接口程序， 泰山隆安煤礦綜合信息化方案 南京天溯自動化控制系統(tǒng)有限公司 第 14 頁 使的通訊連接沒有障礙。這樣就大大提高了工程效率，降低了工程的實施難度。生產(chǎn)過程自動化的核心問題正在演變?yōu)樯a(chǎn)過程的信息化問題。這個結(jié)合部位就是所謂的管控一體化系統(tǒng)。 圖 ： 管控一體化系統(tǒng)示意 框 圖 企業(yè)級管控一體化系統(tǒng)實現(xiàn)目標(biāo)： ? 實現(xiàn)異構(gòu)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成，消除信息 “孤島 ”； ? 實現(xiàn)從管理觀點出發(fā)，所必要的實時化數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控。工業(yè)網(wǎng)絡(luò)是建設(shè)安全生產(chǎn)一體化監(jiān)控指揮平臺這一總體解決方案的基礎(chǔ)。實現(xiàn)從設(shè)計、編程、硬件組態(tài)、測試到操作診斷和遠(yuǎn)程維護(hù)的全過程組態(tài)應(yīng)用。 考慮到 企業(yè)今后的自動化改造及設(shè)備更新，需要選用能夠方便更換和擴(kuò)展接口的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)選擇 作為現(xiàn)代工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)方主要有：工業(yè)以太網(wǎng)與現(xiàn)場總線。 現(xiàn)代的大型生產(chǎn)監(jiān)控管理系統(tǒng)中往往使用到多家廠商提供的多種不同類型的設(shè)備，為了達(dá)到方便管理，保證系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定的目的，必須選擇一個開放的通信平臺，并將各種不同類型設(shè)備的通信統(tǒng)一到這一標(biāo)準(zhǔn) 通信平臺之上。以太網(wǎng)技術(shù)具有相當(dāng)高的數(shù)據(jù)傳輸速率 (目前已有成功案例應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境下的以太網(wǎng)交換機(jī) )， 能提供足夠的帶寬； ? 能在同一總線上運(yùn)行不同的傳輸協(xié)議，從而能建立企業(yè)的公共網(wǎng)絡(luò)平臺或基礎(chǔ)構(gòu)架； ? 支持交互式和開放的數(shù)據(jù)存取技術(shù)； ? 沿用多年，已為眾多的技術(shù)人員所熟悉，市場上能提供廣泛的設(shè)置、維護(hù)和診斷工具，成為事實上的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)； ? 允許使用不同的物理介質(zhì)和構(gòu)成不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)； ? 以太網(wǎng)早期存在不確定性和實時性能欠佳的問題，智能交換機(jī)的使用、主動切換功能的實現(xiàn)、優(yōu)先權(quán)的引入等，基本上得到了解決。綜合自動化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)選用千兆工業(yè)環(huán)形以太網(wǎng)，通過 HiperRing 技術(shù)組成環(huán)網(wǎng)，構(gòu)成調(diào)度監(jiān)控中心網(wǎng)絡(luò)的骨干冗余層 。 泰山隆安煤礦綜合信息化方案 南京天溯自動化控制系統(tǒng)有限公司 第 19 頁 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性設(shè)計 設(shè)備可靠性 煤礦行業(yè)的特點決定了整個系統(tǒng)必須具有很高的可靠性和可用性，以此保障生產(chǎn)活動的正常進(jìn)行和井下工作人員的安全。核心交換設(shè)備之間雙鏈路實現(xiàn)熱備冗余，環(huán)網(wǎng)交換設(shè)備使用千兆雙鏈路光纖用于環(huán)節(jié)點的冗余連接，環(huán)網(wǎng)之間 使用千兆雙鏈路光纖用于環(huán)間耦合冗余連接，調(diào)度中心服務(wù)器及操作員站使用雙鏈路連接網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備。 ? 50ms可靠性倒換保護(hù)，實現(xiàn)設(shè)備單點單鏈路故障切換 ? 環(huán)與環(huán)之間雙鏈路連接，實現(xiàn)環(huán)環(huán)冗余耦合 ? 操作員站、控制主機(jī)、服務(wù)器雙鏈 路連接核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 ? 光纜芯數(shù)冗余設(shè)計，備份熔接 泰山隆安煤礦綜合信息化方案 南京天溯自動化控制系統(tǒng)有限公司 第 20 頁 供電可靠性設(shè)計 綜合自動化網(wǎng)絡(luò)整體設(shè)計中，環(huán)網(wǎng)交換機(jī)的電源供電設(shè)計是設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，依據(jù)煤礦用電特點和供電穩(wěn)定可靠原則，提出以下解決方案： ? 地面環(huán)網(wǎng)交換機(jī)供電設(shè)計 根據(jù)煤礦用電設(shè)計，地面用電是 220V 的交流電，工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)所需的是 24V直流電，因此為每臺交換機(jī)配置 2 塊 80W 的電源模塊，將 220V 的交流電轉(zhuǎn)成 24V 直流電。 根據(jù)井下供電情況，建議井下環(huán)網(wǎng)交換機(jī)供電采用專用綜保供電。 地面環(huán)網(wǎng)交 換機(jī)供電連接圖 ? 井下環(huán)網(wǎng)交換機(jī)供電設(shè)計 根據(jù)煤礦用電設(shè)計，井下用電是 127V/380V/660V 交流電，同樣工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)所需的是 24V 直流電，在電源轉(zhuǎn)換上做如下考慮，部署礦用隔爆兼本安不間斷電源，該不間斷電源可以適應(yīng)井下 127V、 380V、 660V 交流電，變壓為 24V 直流電，再連接到交換機(jī)的電源模塊。 光纜敷設(shè)時，使用多芯單模備份光纖，當(dāng)其中兩芯出現(xiàn)問題時，可以使用其他備份光纖傳輸。 本方案設(shè) 計從網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、電源設(shè)計等方面，著重體現(xiàn)系統(tǒng)的可靠性： ? 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用環(huán)網(wǎng)組網(wǎng)設(shè)計，解決單環(huán)鏈路斷點保護(hù)可靠、穩(wěn)定； ? 選用國際知名品牌，赫思曼工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，可靠、穩(wěn)定； ? 2臺核心交換設(shè)備，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的熱備與負(fù)載均衡，冗余可靠； ? 井下環(huán)網(wǎng)交換機(jī)使用雙電源冗余，為工業(yè)設(shè)備提供 2路供電，同時，配置在線式 UPS電源，提高系統(tǒng)供電可靠性。 在礦井地面、井下各建立一個環(huán)網(wǎng)平臺，礦井地面、井下環(huán)網(wǎng)分別與調(diào)度監(jiān)控中心兩臺核心交換機(jī)連接，最終形成一個冗余工業(yè)千兆主干環(huán)形網(wǎng)的技術(shù)方案，充分滿足礦 井集成信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸捯螅矠榻衲旰蟀l(fā)展提供硬件保證。 因此，本設(shè) 計 方案 選擇工業(yè)以太網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)作為 我 礦 綜合自動化工業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的技術(shù)選型。如有其他類型的通信格式，如 RS232， RS485 或其他專用通信接口等等，均可通過協(xié)議網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)信息包，在 IP 網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行傳送。 工業(yè)以太網(wǎng)方案與現(xiàn)場總線方案的性能比較 序號 比較內(nèi)容 工業(yè)以太網(wǎng)方案 現(xiàn)場總線方案 1 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn) 統(tǒng)一且開放的 TCP/IP 通訊協(xié)議 ,便于集成多廠家設(shè)備 通訊協(xié)議有很多種，集成多個廠家設(shè)備困難 2 與管理網(wǎng)連接 相同的以太網(wǎng)協(xié)議，便于連接網(wǎng) 協(xié)議不同，不易連接管理網(wǎng) 3 帶寬 隨著技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)以太網(wǎng)速率已達(dá)到了 1G，現(xiàn)已有 10G速率骨 干級設(shè)備可用 網(wǎng)絡(luò)速率很慢，只有幾十K。 設(shè)計目標(biāo) 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用千兆工業(yè)以太網(wǎng)，按生產(chǎn)關(guān)系和地理位置構(gòu)成邏輯環(huán)型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將各子系統(tǒng)的主機(jī)作為工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)的一個節(jié)點，把各現(xiàn)場子系統(tǒng)整合于基于TCP/IP 的工業(yè)以太網(wǎng)中。使企業(yè)信息資源和設(shè)備資源得以充分發(fā)揮。工業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)整體解決方案不僅要徹底解決自動化系統(tǒng) “孤島 ”問題，而且具有高的可靠性、可延展性，企業(yè)今后進(jìn)行的各種自動化改造和新建項目均可快速、高效地和安全生產(chǎn)一體化監(jiān)控指揮平臺進(jìn)行無縫連接，各種新數(shù) 據(jù)也可以被迅速反映到自動化調(diào)度指揮中心的數(shù)據(jù)庫中，所有的數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)一管理，數(shù)據(jù)一旦被輸入，在整個系統(tǒng)中都可以使用。這將有利于生產(chǎn)實時調(diào)度優(yōu)化和協(xié)調(diào)，提升處理突發(fā)事件的綜合應(yīng)變能力與應(yīng)急指揮處理能力。這就是現(xiàn)今企業(yè)信息化解決方案的重要觀點和思路。 這種 “融合 ”正日趨發(fā)展。所有的部件都可以有一個軟件進(jìn)行組態(tài)；降低用戶用于培訓(xùn)的費(fèi)用；采用統(tǒng)一化的用戶圖形界面和面向?qū)ο蟮脑O(shè)計，使用起來輕松自如；采用模塊化的設(shè)計，使用戶根據(jù)需要進(jìn)行選擇； 采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，保證了符號和變量在項目中的一致性，便于維護(hù)和提高效率。 在集成化的數(shù)據(jù)管理中，數(shù)據(jù)一旦被輸入，在整個系統(tǒng)中都可以使用。 。 ? 現(xiàn)場總線技術(shù) 現(xiàn)場總線（ Fieldbus）是近年來迅速發(fā)展起來的一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線，它主要解決工業(yè)現(xiàn)場的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場設(shè)備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場控制設(shè)備和高級控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問題。通過 OPC，現(xiàn)場設(shè) 備、生產(chǎn)控制和上層安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)及經(jīng)營管理系統(tǒng)均可以共享信息，為實現(xiàn)煤炭企業(yè)的信息集成奠定了基礎(chǔ)。 OPC 規(guī)范正是解決當(dāng)前煤礦監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)分散、自成體系問題 的 “對癥良藥 ”。 全集成自動化支撐技術(shù) ? OPC 技術(shù)在 泰山隆安煤礦 生產(chǎn)自動化控制子系統(tǒng)中的統(tǒng)一作用 OPC 即用于過程控制的 OLE（部件對象連接與嵌入），是一種基于 OLE 的通信標(biāo)準(zhǔn)。 通過對上層應(yīng)用服務(wù)的請求，調(diào)度下層業(yè)務(wù)邏輯及其相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的資源，完成以事件為驅(qū)動的工作流和數(shù)據(jù)流的運(yùn)行。 ? 實現(xiàn)各子系統(tǒng)間的關(guān)聯(lián)分析、聯(lián)控功能。 ? 設(shè)備故障或監(jiān)測量超限時，專業(yè)子系統(tǒng)與集控平臺同步顯示故障設(shè)備名稱、報警點及數(shù)值 ，并將故障報警信息存入數(shù)據(jù)庫。 ? 集控中心能實時、準(zhǔn)確的采集到子系統(tǒng)的工況及環(huán)境參數(shù)，并以圖表的形式表現(xiàn)出來，實現(xiàn)監(jiān)控與控制。 ? 硬件設(shè)備選型須符合國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 第三階段：完成 其他子系統(tǒng) 建設(shè) ? 綜采工作面監(jiān)控系統(tǒng) ? 膠帶運(yùn)輸控制及保護(hù)系統(tǒng) ? 礦壓 安全監(jiān)測系統(tǒng) ? 通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) ? 污水處理監(jiān)控系統(tǒng) ? 磅房稱重系統(tǒng) ? 其他子系統(tǒng)。優(yōu)先建設(shè)公共部分的基礎(chǔ)子系統(tǒng)如環(huán)網(wǎng)子系統(tǒng)、供電監(jiān)控子系統(tǒng)、調(diào)度大屏系統(tǒng)等，及關(guān)鍵專業(yè)子系統(tǒng)包括安監(jiān)、人員管理等六大系統(tǒng)，建立綜合監(jiān)控平臺，然后根據(jù)項目推進(jìn)情況，逐步上齊各個子系統(tǒng)。 ? 終端設(shè)備層：主要由各類傳感器、 PLC、智能終端、專業(yè)控制系統(tǒng)及相應(yīng)通訊終端設(shè)備等組成，該層負(fù)責(zé)采集各類信息，并執(zhí)行各類指令。煤炭企業(yè)信息化建設(shè)已 從以前單點、分散，部門分割的系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)入了集中管理，更強(qiáng)調(diào)信息資源共享的階段，開始追求建立以信息化、自動化、 網(wǎng)絡(luò)化、智能化和可視化 為特征的 “ 智能 化 安全 礦山 ” ，其最終著眼點是希望通過信息資源充分整合，系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展，能夠顯著 提升企業(yè)的管理決策水平 、時效性 和競爭力。 以泰山隆安煤業(yè)生產(chǎn)管理活動流程為基礎(chǔ)，通過應(yīng)用軟件的使用，對煤礦現(xiàn)行工作流程進(jìn)行整理，將日常辦公、生產(chǎn)活動、財務(wù)、安全管理等體系建立在一個具有保障運(yùn)行、訪問安全可靠的信息集成管理平臺，實現(xiàn) 煤業(yè)公司的經(jīng)營管理、生產(chǎn)管理、安全管理等信息的有機(jī)集成，有效地支持公司領(lǐng)導(dǎo)的管理控制和決策指揮。 設(shè)計思路 在保證安全的前提下，建設(shè)一整套具有泰山隆安 煤礦 管理特色，實用、易用、可靠的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的自動化集成系統(tǒng)，形成數(shù)據(jù)、視頻、語音三網(wǎng)合一的監(jiān)、管、控一體化的礦井。 3）構(gòu)建上傳下達(dá)、信息及時共享的網(wǎng)絡(luò)化管理平臺，提高管理溝通效率，實現(xiàn)業(yè) 泰山隆安煤礦綜合信息化方案 南京天溯自動化控制系統(tǒng)有限公司 第 7 頁 務(wù)流程化信息管理，提高精細(xì)化控制程度，使管理 “透明化 ”。 應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)、控制技術(shù)、智能技術(shù)、和煤礦生產(chǎn)工藝技術(shù)，實現(xiàn)礦井生產(chǎn)決策、安全生產(chǎn)執(zhí)行管理和監(jiān)測控制等信息的有機(jī)集成，實現(xiàn)礦井安全生產(chǎn)集中監(jiān)視、集中控制、集中指揮。能夠清晰地實時監(jiān)視展示現(xiàn)場實際場景和動態(tài)，通過操作站也能夠自由調(diào)用歷史回放畫 面，便于查找歷史狀態(tài)； 泰山隆安煤礦綜合信息化方案 南京天溯自動化控制系統(tǒng)有限公司 第 6 頁 ? 生產(chǎn)綜合監(jiān)控系統(tǒng)平臺與所有互聯(lián)子系統(tǒng)都要 建立 相關(guān)子系統(tǒng)的 二維詳細(xì) 流程監(jiān)控畫面 ，要求各個子系統(tǒng)能夠提供盡可能詳細(xì)的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、參數(shù)（包括子系統(tǒng)正常和故障狀態(tài)和參數(shù)），便于操作人員及時掌握生產(chǎn)與設(shè)備運(yùn)行情況，在運(yùn)行故障時能夠掌握具體故障原因，及時提出維護(hù)維修對策，迅速恢復(fù)生產(chǎn)，達(dá)到提高生產(chǎn)運(yùn)行效率的目的 ； ? 系統(tǒng)平臺應(yīng)實現(xiàn)礦井巷道三維瀏覽、漫游等功能，通過現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集，在三維瀏覽畫面中能夠反映設(shè)備種類、安裝位置（包括關(guān)鍵移動設(shè)備的移動位置）、設(shè)備主要運(yùn)行狀態(tài)，并通過鼠標(biāo)點擊畫 面能夠展開系統(tǒng)監(jiān)控畫面二維詳細(xì)畫面。 高覆蓋性 ? 與生產(chǎn)運(yùn)行有關(guān)的所有子系統(tǒng)集成到綜合監(jiān)控系統(tǒng)平臺或信息化平臺中， 形成信息互聯(lián)和跨子系統(tǒng)資源共享的 數(shù)據(jù)流 以及實現(xiàn)相互之間的 聯(lián)動功能； ? 生產(chǎn)自動化綜合監(jiān)控系統(tǒng)為信息化系統(tǒng)提供必要的管理數(shù)據(jù)，因此在規(guī)劃生產(chǎn)自動化監(jiān)控系統(tǒng)的同時，考慮信息化系統(tǒng)建設(shè)時所需采集的基本信息。一般指產(chǎn)品在兩次故障之間的平均時間間隔，作為產(chǎn)品的平均壽命的指標(biāo)之一。 ? 生產(chǎn)綜合監(jiān)控系統(tǒng)接入各子系統(tǒng)通信接