【正文】 在變電所設(shè)置工業(yè)交換機(jī)，將該系統(tǒng)接入礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的地面光纖工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)上。在礦井生產(chǎn)調(diào)度指揮中心可觀察到副斜井提升監(jiān)控系統(tǒng)中的各種參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)。 型單卷筒礦井提升機(jī)一臺(tái)。在空壓機(jī)站配置工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，將該系統(tǒng)直接接入礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的地面光纖工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)上。通過(guò)地面光纖工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)上傳信息PLC控制柜 井井 下下 主主 排排 水水 泵泵 房房 監(jiān)監(jiān) 控控 系系 統(tǒng)統(tǒng) 配配 置置 圖圖 TCP/IP 井下光纖工業(yè)以太環(huán)網(wǎng) 井下光纖工業(yè)以太環(huán)網(wǎng) 工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī) 高壓綜保 遠(yuǎn)動(dòng)接口 Modbus 高壓開(kāi)關(guān)柜綜保單元 硬接線 現(xiàn)場(chǎng) 控制設(shè)備 現(xiàn)場(chǎng) 檢測(cè)儀表 陜西建新煤化有限責(zé)任公司建 新礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)方案書 西安梅隆控制工程有限責(zé)任公司 36 和下發(fā)控制指令以實(shí)現(xiàn)一號(hào)回風(fēng)立井通風(fēng)機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控。通風(fēng)機(jī)采用變頻控制。在礦井生產(chǎn)調(diào)度指揮中心可觀察到 井下排水監(jiān)控系統(tǒng) 中的各種參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)。控制站還配置一定數(shù)量的 I/O 控制模塊，實(shí)現(xiàn)一些開(kāi)關(guān)量、模擬量信息的采集 、控制 功能。通過(guò)軟件的設(shè)置， PLC 控制系統(tǒng)根據(jù)煤礦井下的電網(wǎng)負(fù)荷情況和電力部門各個(gè)時(shí)段的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，以 “避峰填谷 ”大原則確定啟、停水泵時(shí)間，做到盡量避免在用電高峰期啟泵，合理地利用電網(wǎng)信息，提高礦井的電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量，達(dá)到節(jié)能的目的。同時(shí) PLC 系統(tǒng)不停檢測(cè)水位信號(hào)，如果水位上升較快或水位達(dá)到另一設(shè)定水位后，啟動(dòng)另一臺(tái)水泵，直到水位符合預(yù)設(shè)的要求。 水泵 PLC 自動(dòng)控制系統(tǒng)原理： A、水位實(shí)時(shí)檢測(cè)： 水位信號(hào)的檢測(cè)是水泵實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，井下主排水泵的啟、停是根據(jù)水倉(cāng)內(nèi)水位的高低變化來(lái)控制的，設(shè)計(jì)采用在水倉(cāng)內(nèi)設(shè)一個(gè)隔爆的壓力式水位傳感器來(lái)檢測(cè)水位的高低，水位傳感器輸出 4～ 20mA 模擬量信號(hào)接入模擬量輸入模塊中，由 PLC 軟件編程將接收到的水位模擬量信號(hào)分成若干個(gè)水位段，當(dāng)水位上升到設(shè)定水位段時(shí)，則啟動(dòng)水泵進(jìn)行排水，并且計(jì)算出單位時(shí)間內(nèi) 水位的上升速率，從而判斷礦井的涌水量，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況確定需啟動(dòng)水泵的臺(tái)數(shù)。在主斜井驅(qū)動(dòng)機(jī)房配置工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，將該系統(tǒng)直接接入礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的井下光纖工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)上。 陜西建新煤化有限責(zé)任公司建 新礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)方案書 西安梅隆控制工程有限責(zé)任公司 32 事件順序記錄、故障診斷報(bào)警功能。 4） 顯示報(bào)警功能 ? 狀態(tài)顯示：系統(tǒng)能在操作員終端上顯示膠帶機(jī)的開(kāi)停狀態(tài)，電源、松閘、等信息。 ? 數(shù)據(jù)采集：各高壓開(kāi)關(guān)柜的電流、母線電壓、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、有功功率總和、無(wú)功功率總和等。 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接入方式 該系統(tǒng)配置工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，直接接入礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng) 的井下光纖工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)上。 控制站配置工業(yè)以太網(wǎng)模塊，實(shí)現(xiàn) 大巷膠帶機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)信息的上傳功能。 本方案在大巷膠帶機(jī)頭設(shè)一 PLC 控制站。 CST 控制系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)大巷膠帶機(jī)及 CST 輔 助設(shè)備（油泵、風(fēng)扇）的起?？刂乒δ堋Ｏ到y(tǒng)負(fù) 責(zé)協(xié)調(diào)膠帶機(jī)前后設(shè)備的順序控制； 2） KTC101 膠帶機(jī) 監(jiān)測(cè)及 保護(hù) 系統(tǒng) 功能 ? 膠帶跑偏保護(hù)：膠帶機(jī)沿線成對(duì)設(shè)置，兩極跑偏； ? 集中控制方式（由地面或其它主控計(jì)算機(jī)對(duì) KTC101 系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程邏輯控制） ? 就地控制方式（由 KTC101 系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備煤流聯(lián)鎖控制） ? 檢修控制方式（由 KTC101 系統(tǒng)進(jìn)行單臺(tái)設(shè)備控制） ? 點(diǎn)動(dòng)控制方式（由 KTC101 系統(tǒng)進(jìn)行單臺(tái)電機(jī)控制） ? 吋彩色液晶屏以圖形、動(dòng)畫及漢字顯示 ? 被控設(shè)備開(kāi)機(jī)率統(tǒng)計(jì)及顯示 ? 被控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)圖形、動(dòng)畫顯示 陜西建新煤化有限責(zé)任公司建 新礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)方案書 西安梅隆控制工程有限責(zé)任公司 28 ? 被控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)漢字提示 ? 沿線閉鎖位置顯示 ? 沿線電纜斷 路檢測(cè)及斷路位置顯示 ? 皮帶沿線急停閉鎖 ? 在皮帶機(jī)頭實(shí)現(xiàn)就地啟 /停功能 ? CS1 與 CS2 沿線之間互相通話及數(shù)據(jù)傳輸 ? 停電后可正常通話（ 48小時(shí)） ? 皮帶機(jī)單啟動(dòng)、單停 ? 皮帶機(jī)啟動(dòng)語(yǔ)言預(yù)警 ? 皮帶機(jī)停機(jī)語(yǔ)言報(bào)警 ? 皮帶機(jī)沿線拉線急停及位置顯示 ? 膠帶機(jī)跑偏、堆煤、煙霧、溫度、速度等保護(hù)；傳感器連線故障檢測(cè)及顯示 ? 系統(tǒng)所有檢測(cè)輸入信號(hào)：開(kāi)關(guān)量、模擬量（ 1～ 5V； 4～ 20mA； 200～1000Hz）由參數(shù)設(shè)定選擇 ? 預(yù)留 RS232/485 串行接口，可與全礦井監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)縫連接（留有接口） 系統(tǒng)配置圖 KTC101 膠帶機(jī)保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng) 隔爆控制箱 組合開(kāi)關(guān) 4102綜綜 采采 工工 作作 面面 順順 槽槽 膠膠 帶帶 監(jiān)監(jiān) 控控 系系 統(tǒng)統(tǒng) 配配 置置 圖圖 Modbus TCP/IP 井下光纖工業(yè)以太環(huán)網(wǎng) 井下光纖工業(yè)以太環(huán)網(wǎng) 綜采工作面監(jiān)控系統(tǒng) 井下隔爆 工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī) TCP/IP 井下隔爆 工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī) 陜西建新煤化有限責(zé)任公司建 新礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)方案書 西安梅隆控制工程有限責(zé)任公司 29 第三節(jié) 主運(yùn)輸系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)方案 一、大巷膠帶機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 監(jiān)控對(duì)象 井下大巷膠帶機(jī)，驅(qū)動(dòng)方式： CST 驅(qū)動(dòng)。 控制站外殼采用隔爆控制箱，控制電源供電選用隔爆電源?？刂普九渲霉I(yè)以太網(wǎng)模塊，實(shí)現(xiàn) 順槽膠帶機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)信息的上傳功能。 KTC101 系列膠帶機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)提供 RS485通訊接口（ ModbusRTU 通訊協(xié)議）。 系統(tǒng) 實(shí)現(xiàn)功能 ? 實(shí)現(xiàn)控制站接入礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的井下光纖工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)； ? 實(shí)現(xiàn)組合開(kāi)關(guān)內(nèi)電量參數(shù)的監(jiān)測(cè)； ? 實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)控制系統(tǒng)、液壓支架控制系統(tǒng)、 “ 五泵三機(jī) ” 控制系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)功能； ? 實(shí)現(xiàn)順槽膠帶與綜采工作面設(shè)備的閉鎖。在礦井生產(chǎn)調(diào)度指揮中心可觀察到 4102 綜采工作面監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)。 本方案在 4102綜采工作面設(shè)一 PLC控制站，主控裝置采用 GE公司 PACsystem RX3i 系列 PLC。 四核處理器 , Xeon EM64T QuadCore Intel Xeon Processor X5420 ( 12MB L2 1333MHz 120w), 2*1GB, HS 146GB SAS HDD, 2*Giga Ether, Light Path, CDRW/DVD Combo, 2U ,HS 835W Power。 三 、井下工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)：唐山開(kāi)誠(chéng)電器有限責(zé)任公司 KJJ125 型礦用隔爆網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)； 技術(shù)參數(shù)：千兆單模光口 2 個(gè)（或 3 個(gè)），百兆電口 7 個(gè)。 1）卓越的抗干擾性能 ? EMC 抗電磁干擾性能在 4級(jí)以上，遠(yuǎn)超過(guò)一般工業(yè)以太網(wǎng)設(shè)備； ? 無(wú)故障通信，具有 ZPL 零丟包技術(shù)； 2）超強(qiáng)的可靠性 ? 網(wǎng)絡(luò)可靠性 %； ? 嚴(yán)苛環(huán)境適應(yīng)性能，工作溫度 40 186。不具備網(wǎng)站專門知識(shí)的人也可以掌握。 如果生產(chǎn)主管或技術(shù)人員需要遠(yuǎn)程訪問(wèn) Information server（外地，家中了解生產(chǎn)情況），只要具備網(wǎng)絡(luò)安全授權(quán)就可以實(shí)現(xiàn)。 ? 歷史數(shù)據(jù)，可按要求查詢，分析。這種基于新的 XML的畫面可以把客戶端與服務(wù)器之間的信息傳遞減少 80%。 Information server 通過(guò)與關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)連接，可以將非 Wonderware 軟件提供的信息發(fā)布到互聯(lián)網(wǎng)或企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)上。本方案建議采用 Wonderware 公司的企業(yè)信息門戶服務(wù)器 Information server。 InTouch 帶有的報(bào)表制作工具可用于查詢服務(wù)器中歷史數(shù)據(jù)，生成各種統(tǒng)計(jì)分析報(bào)等。配置 Development Studio 開(kāi)發(fā)軟件和 Application Server 應(yīng)用服務(wù)器。其完全基于 SQL 的訪問(wèn)，使過(guò)程系統(tǒng)和管理系統(tǒng)的集成非常容易。 ? 高可用性。 IndustrialSQL Server 的實(shí)施非常容易，在以 AS 為核心的System Platform 系統(tǒng)中，所有的數(shù)據(jù) 定義和存儲(chǔ)均來(lái)自于 IDE，無(wú)需在 IndustrialSQL Server 側(cè)做任何的工作。 InSQL 的擴(kuò)展性非常好，各種編程軟件都可以用于來(lái)編寫查詢程序。 ? 自動(dòng)建庫(kù)和自動(dòng)建表程序，大大減少了實(shí)施時(shí)間和工程費(fèi)用，簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)難度和工作量。比一般數(shù)據(jù)庫(kù)快 100 倍。為生成各種查詢統(tǒng)計(jì)報(bào)表提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。 ? 以 AS 為核心的 System Platform，構(gòu)筑在 Microsoft .Net 框架上，建立了一個(gè)非常優(yōu)秀的開(kāi)放的分布式應(yīng)用的平臺(tái)，非常利于系統(tǒng)的擴(kuò)充和功能的擴(kuò)展。由于 AS 允許多用戶同時(shí)開(kāi)發(fā)，并且可以針對(duì)開(kāi)發(fā)工程師的不同 任務(wù)定義不同的操作權(quán)限，使系統(tǒng)的集中開(kāi)發(fā)變得快捷方便和安全。這些完善的安全模式能定義出整個(gè)礦井監(jiān)控系統(tǒng)的完整操作權(quán)限模型，很好地滿足實(shí)際操作的需要。根據(jù)應(yīng)用的特點(diǎn)，你可自由地配置一對(duì)一冗余，均衡負(fù)載冗余的多種靈活的冗余配置。 ? AS 采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，突破傳統(tǒng)采用 TAG 管理的監(jiān)控系統(tǒng)管理方式，對(duì)于所需監(jiān)控的過(guò)程，設(shè)備以及控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)，均采用對(duì)象模板生成陜西建新煤化有限責(zé)任公司建 新礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)方案書 西安梅隆控制工程有限責(zé)任公司 18 對(duì)象實(shí)例的工程方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。無(wú)論是硬件還是軟件的構(gòu)成，在 AS 的平臺(tái)上都是組件化的，你可以根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模，隨意添加或減少應(yīng)用軟件或硬件平臺(tái)而不影響原有系統(tǒng)的運(yùn)行。 Wonderware Application Server 為整個(gè)系統(tǒng)提供多種功能： ? 整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)是由若干地理位置分散，功能近 似的多個(gè)礦井組成，同時(shí)這些子系統(tǒng)的建設(shè)和功能完善是隨管網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行不斷進(jìn)行擴(kuò)充的。這類似于操作系統(tǒng)中的用文件夾管理文件。與以前的系統(tǒng)截然不同的是，在 Wonderware Application Server 中，用閥門、電機(jī)、風(fēng)機(jī)等生產(chǎn)對(duì)象及屬性代替了以前的標(biāo)記名。 ? 靈活的冗余方式。集群服務(wù)器是一組相互獨(dú)立的計(jì)算機(jī)（硬件），利用高速通信網(wǎng)絡(luò)組成一個(gè)單一的 Application Server系統(tǒng)（軟件），并以單一系統(tǒng)的模式加以管理。各種 I/O Server是將不同廠家的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換成 Suitelink協(xié)議，實(shí)現(xiàn)與眾多 PLC進(jìn)行快速通信。以 Application Server 為核心的兩個(gè) Application Object Server（即 Device Integration Server）構(gòu)成系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)器， Wonderware 有多種 IOServer 與各類 PLC 或 RTU 通訊，以獲取來(lái)自硬件設(shè)備的數(shù)據(jù)。不僅可以陜西建新煤化有限責(zé)任公司建 新礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)方案書 西安梅隆控制工程有限責(zé)任公司 16 發(fā)布實(shí)時(shí)畫面和數(shù)據(jù)，還能發(fā)布?xì)v史數(shù)據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警，來(lái)自調(diào)度信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的任何信息，成為一個(gè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的生產(chǎn)管理 Web 站點(diǎn)。 在操作員站，同時(shí)設(shè)置 InTouch 的 HMI 終端，可滿足設(shè)備操作監(jiān)控、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)查詢終端、信息和調(diào)度系統(tǒng)終端的多種需求，成為通用的操作站。 IndustrialSQL Server 作為整個(gè)系統(tǒng)的核心數(shù)據(jù)庫(kù)，能對(duì)過(guò)程數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)高速的采集，同時(shí)進(jìn)行海量的存儲(chǔ)。 二 、監(jiān)控系統(tǒng)方案 本方案選擇了 Wonderware 的以 Application Server 產(chǎn)品為核心的 System Platform 工 業(yè) 套 裝 軟 件 ，其 中 包 括 了 Application Server, InTouch, IndustrialSQL Server 以及 Information Server。 ? 系統(tǒng)支持在線添加新的硬件及軟件驅(qū)動(dòng)程序。 ? 在同一圖表或不同界面上，可實(shí)時(shí)地繪畫數(shù)據(jù)庫(kù)中及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的線形趨勢(shì)圖。 ? 實(shí)時(shí)及歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，可供系統(tǒng)應(yīng)用程序及圖表使用外，同時(shí)也能供聯(lián)機(jī)的應(yīng)用程序 (經(jīng) ODBC 數(shù)據(jù)源 )存取。 ? 總調(diào)度系統(tǒng)、子公司系統(tǒng)協(xié)調(diào)的運(yùn)作功能。 企業(yè)門戶 Information Server 提供網(wǎng)上信息發(fā)布，使授權(quán)用戶在網(wǎng)上就可以瀏覽現(xiàn)場(chǎng)操作畫和歷史數(shù)據(jù)分析報(bào)表等。本方案中選用最新版本的 System Platform 軟件，提高了系統(tǒng)的集成度。 井下工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)光纜敷設(shè) 工業(yè)以太網(wǎng)井下環(huán)網(wǎng)光纜敷設(shè)以調(diào)度中心為起點(diǎn)，通過(guò)主斜井膠帶機(jī)運(yùn)輸巷下井，經(jīng)過(guò)井下各生產(chǎn)環(huán)節(jié)形成可靠光纖環(huán)網(wǎng)，敷設(shè)光纜根據(jù)環(huán)網(wǎng)需求和冗余性選用礦用 6芯單模光纜。所有功能的實(shí)現(xiàn)均非常簡(jiǎn)單，無(wú)需編程或者任何復(fù)雜的網(wǎng)關(guān)設(shè)備。 設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)： 采用設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)連接底層現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，可以減少現(xiàn)場(chǎng)接線，提高系統(tǒng)信息化和智能診斷 水平，增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性。 井下環(huán)形網(wǎng)設(shè)六個(gè)節(jié)點(diǎn)，分別是：主斜井驅(qū)動(dòng)機(jī)房、井下一號(hào)主變電所、井下二號(hào)主變電所及水泵房、盤區(qū)變電所、大巷膠帶機(jī)機(jī)頭變電所、 4102 綜采工作面順槽膠帶機(jī)機(jī)頭變電所。 礦井信息層網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃見(jiàn)下圖。系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)要兼顧系統(tǒng)的統(tǒng)一規(guī)劃和分步實(shí)施，系統(tǒng)要按照自頂向下的原則進(jìn)行，先從總體目標(biāo)出發(fā)，然后把任務(wù)逐步向下分解，這樣容易做到胸有全局，主次分明，能夠統(tǒng)籌安排。 六、可擴(kuò)展性