產品詳情:
一、煤礦自動化控制系統
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煤礦綜合自動化系統由應用層、網絡層、現場設備層的三結構構成。
應用層:采用統一的數據平臺和登錄界面,用戶可以進行各子系統間互訪。
網絡層:主干網絡采用千兆冗余工業以太環網,保證網絡通訊的高帶寬和可靠性,能接入工業控制、視頻、音頻、通訊等各種系統,現場采用百兆工業以太環網和多種礦用本安型現場工業總線,確保用戶可兼容接入各種監控系統和設備;
現場設備層:由各種總線通訊分站、無線通訊分站、監控裝置、智能儀表和傳感器組成。
多數煤礦已經或即將建設多種自動化系統,如:提升自動化系統、排水自動化系統、主運自動化系統、通風自動化系統、供電自動化系統、選煤自動化系統、工業電視系統和安全監測系統等。這些系統大多是在不同階段建設,通訊線路重復投資、重復建設;整體可靠性差,不利于煤礦安全生產;各種系統自成體系,需要專門、獨立的值班和維護人員;各種系統自成一體,信息不能互通,不能發揮自動化系統的綜合效益;系統維護量大,維修、維護困難。
因此,為了從系統工程的角度整體上對礦山進行統一的自動化管理,防止"信息孤島"現象,有效整合各種資源和發揮自動化集成的最大效益,需建立統一的煤礦自動化控制系統。
二、系統目標
1、采用實時以太網技術,在井上下建立實時工業以太環網,真正做到井下無人值守,實現對全礦安全、生產的遠程集中監測與控制。
2、通過支持實時以太網技術的千兆工業以太網真正在煤礦實現管控一體化。
3、通過實時高速多媒體寬帶自動控制及綜合信息平臺,實現數字化礦井。
總之,系統建成后,設備穩定,傳輸可靠,系統安全,實現三網合一(電信網、廣播電視網、互聯網),達到監、管、控一體化及減員增效的目的,建成本質安全型的數字化礦井。
三、系統功能
1.在物理上和邏輯上都要考慮到網絡信道的冗余,確保網絡通路的安全和無單點故障。
2.當系統某一子系統的通訊或元器件出現故障時,不能影響其他子系統的通訊和整個網絡的傳輸性能。
3.硬件設備選型須符合有關國家標準和行業標準,并通過國家技術監督局認定的檢測機構的型式檢驗。用于爆炸環境的設備,還必須通過國家技術監督局認定的檢測機構的防爆檢驗,并取得"防爆合格證"。下井設備還應取得國家煤礦安全局的"煤礦安全標志"。
4.對于井下部分的系統和網絡部件要充分考慮滿足防爆、防塵、抗高溫潮濕和電磁干擾的要求,必須經過煤安認證。地面系統要考慮防雷和抗電磁干擾等。
5.系統在集控中心能及時、準確地采集各個子系統的生產工況、生產和安全參數,并以畫面和圖表的形式表現出來,同時可以根據生產和調度的要求起、停現場的設備。
6.系統可靠性高、穩定性強。人機界面友好,操作簡單,維護方便。
7.充分考慮先進性、實用性和兼容性,做到擴展容易,升級方便,并能做到異構子網的互連。
8.實時數據顯示:實時顯示各監測點的當前狀態或數值。可分類顯示或全部顯示。
9.當設備故障或模擬量超限時,監控子系統與自動化平臺同步顯示故障設備名稱、報警測點名稱及數值,并將故障信息和報警信息存入數據庫,供以后統計分析。
10.在服務器中建立綜合歷史數據庫,定時將監測數據寫入數據庫,為今后的統計分析提供參考。
11.充分考慮系統和數據的安全性。系統應具有較強的身份認證機制、完善全面的日志、數據備份和病毒防護功能。
四、系統設計
4.1網絡傳輸平臺
1.通過1000兆工業以太網交換機,能夠將地面井下的數據信號、圖像信號、音頻信號統一傳輸到調度中心,實現三網合一。
2.通過在地面井下關鍵地點,設置工業以太網交換機,能夠就近將附近的PLC等自動化設備接入到交換機上。
3.通過多臺工業以太網交換機,在地面井下形成一個工業以太網的環網,提供標準的TCP/IP傳輸服務,以替代以前的傳輸通道。
4.要求網絡延時小,傳輸性能穩定可靠,環網的故障恢復時間<300ms。
5.考慮到要接入大量數字視頻攝像頭,網上數據流量較大,采用實時通訊技術,為實時控制數據在千兆環網上提供專用傳輸通道,在傳輸時與TCP/IP數據相比具有優先性。
6.采用工業級設備,保證系統的可靠性。
7.網絡平臺無單點故障,系統故障時可自動切換,保障可靠傳輸。
4.2集成監控平臺
1.系統容量:系統輸入/輸出點位能夠滿足可采集無限個監控點;巡檢周期符合行業規定。
2.高可用性和冗余功能:組態軟件采用Client/Server架構,在調度中心設立兩臺互為冗余服務器,數據集中存儲在兩臺服務器上,兩臺服務器間自動實現數據的同步,并互為熱備,當某臺服務器故障時,另一臺自動接替,以防止數據丟失或控制失控。
3.具有友好的操控界面,豐富的全漢字的圖形組態,可實現復雜漂亮的圖形畫面,并支持動化技術、圖形縮放技術、多級窗口技術,各種數據、曲線、各種儀表盤等的實時顯示,并能方便地進行多畫面切換;當設備故障或模擬量超限時,監控子系統與自動化平臺 同步顯示故障設備名稱、報警測點名稱及數值,并將故障信息和報警信息存入數據庫,供以后統計分析。
4.顯示功能:系統在調度中心能實時、準確地采集各個子系統的數據,并以畫面和圖表的形式表現出來,在任何一個操作站上,操作人員根據授權可以監視各子自動化系統的設備運行情況,同時可以根據生產和調度的要求控制現場的設備。
5.打印功能:能實時或按時間段打印各子系統相關設備的運行參數和運行狀態,如開停狀態、故障類型、故障發生時間等。
6.實時數據管理界面的功能:生成實時數據庫,實時數據庫在線監測、實時數據庫的在線修改。系統具有編輯態、置數態和運行態三個狀態,在編輯態下可修改系統的一些靜態和統計數據,在置數態下可對一些動態數據進行修改,在運行態下只能對實時數據進行監視。
7.報表曲線功能:系統提供自由制作報表的工具、報表編譯器,它是圖文合一的報表組態工具,有豐富的編輯手段,可生成各種圖文并茂的圖形報表。報表包括日報、周報、旬報、月報、季報、年報。曲線畫面形象地顯示了作為時間函數順序數據,可顯示歷史、當前和將來的變化趨勢,即歷史趨勢曲線。實時曲線畫面只反映畫面顯示時刻一定時間間隔的實時數據的變化趨勢,歷史趨勢曲線畫面則反映給定某個時間段的實時數據變化趨勢。通過報表、曲線將礦井的各個主要參數連續的記錄,以曲線的方式記錄并保存,以便以后的查詢,調用管理。
8.歷史事件記錄功能:按時間順序,將各個歷史動作的順序、時間記錄下來,供事后分析用。
9.事故追憶功能:在某傳感器輸出超過預警門限時,把系統中的主要參數記錄下來,供事后分析用。時間段長度可由系統維護人員在系統數據庫中修改,事故前追憶點數和事故后延續點數也可在參數中修改。
10.控制功能:控制軟件實現的控制具有遠程啟動、停止、復位和測試功能,并具有可進行地面遠程編程、故障(保護)屏蔽及控制方式 轉換等功能。
11.故障自診斷功能:應具有強大的系統自診斷功能與故障報警功能,可準確判斷故障類型、位置并能進行圖像和語音提示以及打印輸出,易于管理與維護;
12.系統維護和可擴展性:在工程師站上可以進行組態編程,同時兼做網管工作站,當系統監控需求變化時可以很方便的自行調整。同時,應為將來新上的自動化系統留下接口,可以方便地組態和集成。
4.3系統接入平臺
1.硬件接入:支持PLC接入方式、子網絡接入方式、上位機接入方式、擴展接入方式。
2.軟件接入:支持驅動接入方式、OPC接入方式。
下圖為OPC通訊方式的拓撲圖:
4.4 MES擴展平臺
綜合自動化PCS層能夠把現場采集的設備數據和生產數據提供給生產執行MES層,這些數據經過MES層加工處理后,可以對設備效能進行分析,以便優化生產過程。同時對工程項目、生產調度和生產作業進行管理,實現報警聯動和應急預案。
五、性能參數
5.1工業以太網
l 通訊速率10M/100M/1000Mbps 自適應傳輸
l 冗余環網故障恢復時間:<300ms
l 冗余24V 供電,無需風扇
l 0 to 60°C 環境溫度
l 工作時相對濕度< 95%
l 平均無故障時間MTBF超過10年
l 防護等級IP20
5.2 SCADA軟件
l 可采集無限數據點
l 采集點的時間分辨率1ms
l 采集速度100ms
六、經濟效益
1、投資:
節省傳輸通道(光纖、通訊設備等)的重復投資費用和維護費用;節省數據庫、組態軟件、軟件開發等重復投資費用;搭建傳輸平臺、數據平臺和監控平臺,一次投資,長期受益;
2、安全:
在地面集中監測監控,井下減員,減少井下人員傷亡的可能性;改善工作環境,提高安全系數,保障職工人身安全;數據共享,報警聯動,減少由于礦井災難所造成的損失;
3、人員:
實現無人值守和定期巡檢,有效降低人員成本,減員增效;實現設備自動控制,減少工人勞動強度;減少崗位用工,提高全員效率;
4、生產:
減少人工操作失誤,延長設備使用壽命;提高對設備的故障分析和判斷能力,減少停機事故;加強對運輸的調度和管理,提高運輸能力;
5、管理:
為礦井自動化系統提供一個高速、安全、可靠的管理平臺;提高整體集成水平,發揮自動化系統的綜合管理效益;實現煤礦管控一體化,提高煤礦的安全生產管理調度水平。
