大型煤矿自动化控制系统的设计与应用

文/孙广军

大型煤矿自动化控制系统的设计与应用

文/孙广军

大型煤矿自动化控制系统，能够节省大量传输线路铺设和维护费用，一次投资，长期受益，并能较好地实现矿井的数据采集、工业自动化、井下工业电视、安全检测、生产调度、决策指挥的网络化、信息化和科学化，提高矿井的劳动效率及现代化管理水平，确保矿井的安全生产。

一、系统建设目标

通过对系统现状分析，迫切需要基于现有系统，建立一个集中而统一的监控中心和高效、稳定、安全可靠的数据传输平台（工业以太网），将现有的各个监测系统依托通讯网络，通过数据交换完整地集成在一起。建立统一的数据库、统一的软件界面，实现工况信息的实时显示和远程控制，实现各系统的无人值守，只有巡检工进行巡视和维护，并在建立数据中心的基础上，实现事故预案系统，以提高应对突发事故的能力；建立历史事件审计系统和事故追忆功能，以便对整个系统进行审计和评估；建立WEB发布系统，实现全面的信息发布平台和资源共享。

二、系统集成

1.传输通道集成要点

（1）高带宽。井下多媒体技术的广泛应用，使网络传输的信息已不再是单一数据，视频、音频也越来越耗费网络带宽。

（2）稳定、可靠性。由于井下工业控制系统实现了远程控制，在调度指挥中心就可以实现控制井下主要的皮带运输、变电所的停送电、主扇风机的起停控制、主水泵的起停等，这样要求网络系统必须非常稳定、可靠。

（3）抗干扰。网络必须能适应井下恶劣工业环境，并满足井下防爆、防尘的要求，保障网络的正常畅通。

（4）高性能。由于井下自动化工控系统要实现井下的实时数据采集、远程控制、监测等，必须有非常良好的网络性能保证和数据传输速率。所以采用全双工通信，使节点可同时发送和接收数据帧，大大提高了数据传输率。

（5）防火墙系统。因为整个工业以太网和矿局域网在物理上是相连的，其安全风险主要来自于局域网的恶意入侵和攻击。因此要充分保证网络的安全，在和矿局域网的接口处设置防火墙系统，实现网络的隔离，并进行访问控制和认证支持，矿局域网上的任何一台PC机要访问工业以太网都必须要有授权。

（6）病毒防御系统。网络经常面临着计算机病毒、系统陷阱、黑客攻击、Web站点瘫痪等诸多问题。所以在防火的基础上，部署杀毒软件，以便和防火墙系统一起构成坚固的网络安全防线。

（7）可管理性。网络管理是网络运行的核心，必须有一个强大、统一的网管系统支持。提供预警、配置、统计等功能，提高解决故障的时效及为网络优化提供数据。网管系统应直观统一、操作简单，要做到故障管理、性能管理、配置管理和安全管理。

（8）扩展性。网络建设要为未来的发展提供良好的扩展接口。随着业务的增长，网络的扩展和升级是不可避免的事情。通过模块化的网络结构设计和模块化的网络产品，能为网络提供很强的扩展和升级能力。

2.软件平台集成要点

（1）兼容性。各自动化子系统采用不同的控制技术，数据表达格式不统一，这就要求新建成的系统能兼容不同厂家的数据格式，正确采集设备的实时工况信息，实现系统的无缝链接。

（2）集成的编程和组态。实现从设计、编程、硬件组态、测试到远程维护的全过程组态应用，采用统一化的用户图形界面Rsview软件和面向对象的设计，使用户操作起来轻松自如。

（3）统一的数据库。保证所有的数据在统一的数据库中进行管理，实现数据一旦输入，在整个系统中都可以使用，确保数据的一致性和重用性。

（4）安全性。系统应具有较强的身份认证、授权、加密、完善全面的事件日志和数据备份功能。

（5）信息共享。整个矿井自动化信息实时共享，通过WEB发布平台，通过授权的人员可随时浏览系统状态，实现资源利用最大化。

（6）扩展性。系统具有较强的扩展性，满足以后技术发展的要求。

3.软件平台的实现

（1）NetLinx软件构架平台，实现全过程的组态应用。NetLinx架构包含了链接制造系统和企业管理系统的所有必须要素，可以在任何时刻、对网上任何设备进行数据采集。通过它，可以选择所需的通信组件和介质，如面向信息和数据传输的Ethernet/IP，控制层ControllNet,设备层DeviceNet等。

（2）实时监测监控。实时监测监控煤矿各控制子系统内设备运行状态以及所需的生产和安全参数，并以画面和图表的形式表现出来，在任何一个操作站上，操作人员根据授权可以监控各子自动化系统。

（3）事故预案系统。当出现突发事故，系统能据实时的工况信息和预先编制的策略提供事故处理方案，保证了各系统的联动和信息的综合利用，为领导决策提供了可靠的依据。

（4）故障自诊断功能。软件具有强大的系统自诊断功能与故障报警功能，可准确判断故障类型、位置并能进行图像和语音提示以及打印输出，易于管理与维护。

（5）事故追忆。软件平台能自动将事故前后一段时间的参数记录下来，并以曲线的形式展现出来，方便事故的分析。

（6）数据分析。通过分析历史数据，增强对系统的全面了解，为制定详细周密更切合实际的检修计划提供科学依据。减少发现和排除故障时间，有效降低设备的运行维护成本。

三、结论

随着煤矿开采技术的发展，越来越多高产高效矿井的出现，对自动化控制系统的依赖程度也越来越高。这就要求在设计大型煤矿自动化控制系统的时候要充分考虑到多功能，多用途，考虑在井下的工业控制、工业电视、安全检测、生产指挥等系统的兼容与融合，解决众多系统单独分散的问题，综合布线，避免各自独立，自成一体，既浪费资源、重复建设，又无法协同一体。应让各系统在统一的平台共同发挥作用，为建设现代化矿井作出贡献。

神华神东煤炭集团榆家梁煤矿）

李元）