煤矿综合自动化

煤矿综合自动化介绍煤矿综合自动化系统应用现状•2019年来，大型煤矿相继部署•应用效果未能达到预期目标–煤矿形象有明显提升–对安全生产管理能力提高有限–减员增效成效不大–对煤矿管理水平的提高影响不大煤矿综合自动化定位•以管理为目标的全矿井综合信息管理系统•以集中控制为目标的全矿井管控一体化系统电力行业DCS系统•锅炉DCS控制•汽机DCS控制•水煤灰集中控制DPUDPU电源操作员站历史数据站集线器分布式处理单元DPUBNC/RJ45交换机管理信息通讯网络100Mbps冗余实时通讯网络工程师站SIS/MIS系统接口路由器集线器智能远程I/O子系统10Mbps冗余实时通讯网络远程控制站电力行业DCS系统网络图电厂DCS控制的特点•多重冗余–软件冗余–控制器冗余–通讯网络冗余–数据采集冗余–传感器冗余–操作终端冗余电厂MIS系统的特点•着重管理，不参与控制煤矿综合自动化系统建设思路•一、综合信息化管理为定位•二、以减员增效、集中控制为定位以综合信息化管理为定位•以子系统接入为基础•以数据集成为中心•以综合信息化管理软件为突破煤矿综合信息化系统建设步骤•第一阶段：实现各个子系统的自动化，这是全矿井综合自动化的基础。这种模式的子系统建设着重考虑现场就地控制的安全和可靠性，提供网络接入的能力。•第二阶段：子系统接入。通过各种网络接口和传输协议实现子系统数据传输。这一阶段的主要工作为网络建设和子系统接口建设。•第三阶段：数据集成。数据集成是这种综合自动化的中心任务，没有全面的数据集成不可能实现真正实用的综合信息化管理。•第四阶段：综合信息化软件实现。这是系统建设的目标。目前要实现的管理功能包括：安全生产综合信息管理、智能设备故障管理、设备能效管理。以减员增效、集中控制为定位•以可靠性为原则•以信息全面为思想•以设备安全为中心•以子系统建设为基础以集中控制为定位的综合自动化建设步骤•第一阶段：实现各个子系统的自动化，这是全矿井综合自动化的基础。现在我国的煤炭行业自动化水平偏低，如果不实现各个子系统的自动化，何谈全矿井综合自动化。•第二阶段：实现各个子系统的无人值守，这个阶段首先必须保证各个子系统自动化的稳定性；其次必须有稳定和准确的仪表、传感器、变送器；还必须有其他与之配套的系统。以集中控制为定位的综合自动化建设步骤•第三阶段：必须实现各个子系统的远程控制。•第四阶段：在上述工作实现后，通过工业以太网把各个子系统接入中央控制室，保障控制信息的稳定性和准确性。•第五阶段：在中央控制室通过工业以太网（工业以太网的稳定性很重要，这方面现有的技术已经能够解决）实现对各个子系统的远程控制。•第六阶段：实现各个子系统的连锁和自锁。以集中控制为定位的综合自动化建设步骤•第七阶段：真正实现全矿井综合自动化，只要您输入一个要求或一个指令，系统就可以实现您的目的，这就是真正的全矿井综合自动化。煤矿综合自动化系统建设要求•定位明确。在现有的情况下不能定位于全矿井无人值守或很高的管理功能，应该把提高现有设备的自动化水平作为工作的重点（不是建一个环网就能解决问题的，就好比高速公路上全部跑的是故障车和牛车，必定导致高速公路失去他应有的作用），一步步实现全矿井综合自动化。煤矿综合自动化系统建设要求•选择全矿井综合自动化的优秀团队。全矿井综合自动化是一个应用技术，因此决定其成败的的关键是这个团队必须有实现其功能的能力，并且能够完成整个实施过程及稳定、及时、长期的服务。•项目组煤矿行业的项目实施经验和能力。能够实现其功能的单位或个人必须具有丰富的煤炭行业的施工经验和很强的煤炭行业的施工能力。煤矿综合自动化系统建设要求•项目成员综合素质，耐压能力强。项目部成员必须能够吃苦耐劳，具有高度敬业精神和责任感。适应煤炭行业恶劣的工作环境，现有很多项目为什么不能很好的完成这样的工作，不是因为技术实力不够，而是项目组的员工满足不了这么恶劣漫长的工作环境。•各个矿井的信息化、自动化人员配备较少。全矿井综合自动化建设需要一个较长的过程，并且其售后服务更为重要，因此施工单位必须有很好的长期服务意识，能够提供长期的优质服务。煤矿综合自动化系统建设要求•实施单位必须具备对各个子系统的设计、改造、实施能力。•全矿井综合自动化的实施单位必须具备独立完成该项目的能力，而不必分包或外包，有些公司更多的时候是分包或外包，更有可能是在收取管理费，项目做好做坏跟他们根本没有关系。煤矿综合自动化系统组成•煤矿综合信息化系统平台•煤矿管控一体化系统平台•信息传输平台•子系统接入平台总体框架说明•各种现场监控系统、调度通讯系统、工业电视系统通过自动化多通道工业环网将数据传输到实时数据集成及应用平台，由实时数据集成及应用平台对生产现场的各种实时数据进行整合。•实时数据集成及应用平台将整合的各种现场数据单向传输到安全生产调度指挥应用平台，由安全生产调度指挥应用平台统一管理现场实时数据以及其他相关的非实时管理信息数据。•在实时数据集成及应用平台和安全生产调度指挥应用平台上分别建立集中自动控制中心、生产调度指挥中心和安全管理及预警中心等煤矿综合信息三大应用中心。•为保证集中自动化控制中心的安全性、实时性和反应速度，将集中自动控制中心建立在实时数据集成及应用平台。•为保证集中自动控制系统的安全性和可靠性，实时数据集成及应用平台是单向传输数据到安全生产调度指挥应用平台。系统结构示意图系统结构说明•分别建立环境安全监测监控网络、地面生产网、调度指挥网、信息网，将各种现场监控系统、调度通讯系统、工业电视系统数据透明的传输到综合信息化网络中。•建立综合信息化控制中心网络，在该网络中将各种异构数据进行数据整合重组，实现全矿综合信息化控制。同时将这些数据单向的传入安全生产调度指挥网络。•建立安全生产调度指挥网络，在该网络中将综合信息化网络传入的工业现场实时数据和其它子网中相关的非实时管理信息再次进行数据集成。最终形成全矿安全生产调度和管理的信息应用中心网络。软件结构图软件说明•各个功能分系统完成对各自系统内的本机控制、集中控制任务。•实时数据集成平台通过对应的数据适配器对各个分系统的现场实时数据进行整合。•综合信息化系统通过对实时数据集成平台整合的数据进行处理，实现系统级的综合手动/自动控制。•安全生产调度指挥系统对综合数据集成平台的数据进行深化处理和应用。实现对各个现场分系统的综合数据实时浏览以及生产调度指挥、安全管理预警、企业经营管理等。安全生产调度指挥系统安全生产调度指挥说明•本系统共划分为四个层次、三个体系。依次为信息基础设施层，数据库层，数据整合层，用户应用平台层。多种通信模式的通信体系，日常生产与应急处理组织体系、身份认证与安全保证体系。•三大体系贯穿于各个层次，为系统提供通信、安全、组织的保障。综合信息化系统软件平台架构软件平台架构说明•应用基于矿山现场总线的数据采集技术；•应用基于组态平台的实时数据测控技术；•应用基于综合集成门户平台的应用系统技术，结合WEBGIS地理信息技术；•应用基于“重大危险源管理和事故风险控制”安全管理方法；•设计建设现代化的集中控制中心，按照地面和井下各控制子系统之间的生产和安全逻辑关系，进行过程优化配制，提升生产设备的能力，确保集约化生产；•系统分为5个分层子系统和一个监控组态开发平台•企业统一监控门户•工业数据采集系统•实时数据库系统•工业数据采集接口•工业设备实时监控传输接入方案•PLC控制方式子系统接入方案PLC控制方式的子系统直接与以太网口进行连接，此以太网口的传输模式是虚拟网络模式，不与其它系统产生冲突问题，有效的节省了带宽挤占和数据风暴。数据方面通过OPC与组态软件进行通讯连接，有效的保证了实时性、可靠性。•总线型信号传输方式子系统接入方案总线型信号传输方式的子系统直接与环网的RS485接口进行连接，此RS485接口的传输模式是虚拟网络模式，不与其它系统产生冲突问题，有效的节省了带宽。数据方面通过DDE或其他形式的文件传输与组态软件进行通讯连接，能够形成实时地对系统进行监测、监控。传输接入方案•工业视频系统接入方案视频监控系统通过模拟方式接入到调度中心，通过矩阵系统连接大屏幕显示系统。如果原系统未使用视频切换矩阵，接入时需要增加一台256*256的视频矩阵，视频传输质量达到DVD级，分辨率为５７６ｘ７２０，保证大屏幕上的显示清晰度。数据方面在工业视频信号转换为数据信号后，软件通过对视频服务器信号的调用，可以任意在网络上显示。•煤矿各子系统集成方案煤矿的子系统种类繁多，根据目前我们了解到的情况制定了如下的系统集成原则：硬件集成原则为：就近接入到工业环网的现场节点的相应的功能模块上。地面的子系统上位机接入到各个子系统的监控分站相应的交换机（以太网接口的系统）、数据功能模块（总线型接口的系统）上。数据集成原则为：地面上位机和井下的监测监控分站能够启用OPCSERVER的子系统综合控制服务器作为客户端与其进行数据交换；地面上位机和井下的监测监控分站不能够启用OPCSERVER的子系统，需要该子系统厂商按照我方和矿方共同确定的数据交换格式编制能够双向通讯的数据接口程序。传输接入方案•组态软件SQLSERVER控件接入•OPCSERVER的SQLSERVER接入传输接入方案•PLC以太网通讯模块接入•PLC上位机组态软件接入传输接入方案•OPCSEVER–利用硬件厂家OPCSERVER接入–利用软件厂家OPCSERVER接入–独立开发OPCSERVER接入子系统建设•定位：信息接入、无人值守•控制方式：现场为主、集中为主•管理方式：运行、安全、管理提升系统提升系统•有两种接入方式：一种是管控服务器通过主井提升人-机接口系统提供的OPCServer直接和主井提升人-机接口系统通讯，这种接入方式要求主井提升人-机接口系统提供OPCServer；另一种是管控服务器直接和提升过程控制PLC系统、提升行程监控PLC系统和装卸载控制PLC系统进行通讯。•考虑到提升系统的重要性、安全性以及独立性，全矿井自动化平台只对提升系统进行监视，不进行远程控制。故提升系统的接入选择第二种接入方式，即管控服务器以OPC方式与主井提升人-机接口系统通讯。胶带运输系统•1)实现原煤胶带机主运输系统集中监控与分布式控制相结合，取消各级胶带机的操作人员。•2）系统具有严密的逻辑控制功能，以实现多条胶带输送机的逆料流开车、顺料流停车或顺料流开车、停车控制。在设备故障紧急停车时以故障点作为系统故障分界线，实现煤流上部的设备紧急停车。•3）系统具有调度集控、地面集控、就地手动、检修、编程等多种工作方式。•4)具有沿线急停、跑偏、堆料、打滑、纵撕、温度、烟雾、自动灭火洒水等多种检测保护功能，连接简便，能准确识别故障性质和位置。•5)集中显示各胶带输送机的工作状态、故障类型、故障地点及料仓料位、胶带速度、运料时瞬时值、累计值、驱动电机的电流、胶带张力等参数。•6)具有一般起停、集控起停、软控起停、功率平衡、多点驱动、可控制动、下运制动、自动张紧等功能。•7)给料机开、停和给料量调节。•8)各种保护和报警功能。•9)控制室实现各皮带机保护的投入与屏蔽功能，实现边检修边生产，最大限度满足矿井的生产。•10)实现系统控制网络与综合自动化网络的无缝连接，使综合自动化网络能及时获取所需的信息。•11)系统具有极高的开放性，保证在采区延伸或矿井扩建时新增胶带机的接入。•12)系统具有极高的灵活性，适应矿井搬家到面的需求。•13)能够实现报警、报表、趋势等功能。一、系统组成–现场设备、PLC分站、PLC主站、地面监控中心站组成，其中PLC分站、PLC主站和地面监控中心站均直接接入透明的工业以太网络，拓扑结构图如下。•1)自动模式–全线逆煤流起车、顺煤流停车。–由地面监控主机操作员发出开车指令，按照设定的流程及联锁关系通过井下相应的各级分站，向各个胶带机电控发出开车命令；各胶带机电控收到开车命令后，自动发起动预告，然后起动相应电机，各种阀门及相关设备，各个皮带开始逆煤流完成起动运行。–当控制室发出停车指令后，系统按照顺煤流原则依次停车。如