煤矿安全自动化系统及实现

1煤矿安全生产综合自动化系统设计

本综合自动化系统的数据采集主要包括以下几个子系统：综采工作面监控系统、运输监控系统、通风监控系统、井下水处理系统、压风制氮监控系统、锅炉房监控系统、煤流计量系统、安全监测系统、矿压安全监测系统及井上/井下供电系统等。煤矿安全生产综合自动化系统的设计主要包括：系统网络平台设计、数据采集及处理系统设计及前端监控平台设计三个主要部分。

1.1综合自动化系统网络平台

大型控制系统往往包含各种FCS、DCS及PLC系统，因此，系统重点在于实现不同网络化控制系统在网络体系结构、通讯协议以及应用接口最大限度上的集成。鉴于工业以太网的优势，本系统在网络体系结构及通讯协议方面，所有系统均在网络层使用TCP/IP协议。本系统通讯网络平台为1000M冗余环形工业以太网，分为地面和井下两个光纤环网，以太网交换机分别挂接在环网上，并未监控分站的接入提供10M/100M下联接口。每个环网有两个逻辑独立的单环，传输方向相反，并配置成自动切换的自愈环，保证任何一个主交换机出现问题，所有服务器和在线工作站可继续工作，环网重构时间严格小于200ms。

1.2综合自动化系统数据采集及处理平台

在监控级统一为工业以太网后，并没有完全解决问题，因为各个产品与设备之间在网络应用层的协议存在巨大差异，因此必须通过软件的形式将各种接口进行整合。目前在控制系统中，应用程序之间的数据通讯方法较多，主要有方式、方式及方式等，各种方式都有各自的特点及适用场合，必须根据具体情况选择不同的方式。DDE方式通过建立数据链路实现用户应用程序进行数据交换，ODBC是微软公司开放服务结构WOSA中有关数据库的一个部分，它建立了一组规范，并提供了一组对数据库访问的标准API（应用程序编程接口）。OPC技术建立了符合工业控制要求的接口规范，将现场信号按照统一的标准与SCADA、HMI等软件无缝连接起来，同时将硬件和应用软件有效地分离开，只要硬件开发商提供带有OPC接口的服务器，任何支持OPC接口的客户程序均可采用统一的方式读取这些设备的数据。本综合自动化系统包含的厂家及设备众多，按接口类型大致分为三类：1）原系统采用PLC控制的采用OPC方式进行数据采集（为了保证数据通讯的安全稳定性，数据需从以太网模块采集，没有的需要加装以太网模块）；2）原系统底层采用数据库的采用ODBC方式进行数据采集；3）原系统采用通讯管理机的采用加装PLC系统的方式进行数据采集（如变电所系统，需将相应的CDT电力规约数据进行转换）。系统使用数据服务器、WEB服务器及历史归档服务器。数据服务器主要是进行数据的采集并进行实时显示。WEB服务器主要进行网络，使得办公网络中的电脑也可以浏览现场的实时数据。历史归档服务器主要是对重要数据进行归档，归档周期为2个月，方便事后查询。在数据采集的基础上，综合自动化系统还应对重要设备进行远程启停及远程控制，如综采工作面设备、排水设备及各种电机泵类设备等。综合自动化系统的另一个重要任务就是为调度人员提供关键参考数据，包括某些原始数据及处理数据，并提供报警信息。

1.3综合自动化系统前端监控平台

本系统采用西门子WinCC软件作为监控平台。基于个人计算机，同时具有控制自动化过程的强大功能和极高性价比的（监控和数据采集系统）级的操作监视系统。WinCC是现代化的系统，它具有广泛的应用和极高的兼容性，适用于办公室和制造系统。系统界面如图1所示。

2总结

将综合自动化技术及工业以太网技术应用到煤矿生产监控系统中，是煤矿监控系统发展的方向，这不仅实现了各子系统的全集成，解决现有煤矿监控设备的弊端，还能很好的解决煤矿生产中遇到的问题，是事故降到最低点，给煤矿企业带来巨大的经济效益，同时在其他工业领域也面临系统整合和更完善的综合管理要求，本文设计的方法提供了一个思路，具有很好的移植性。

本文作者：王聪慧工作单位：陕西工业职业技术学院电气工程学院