綜合自動化技術在煤礦的應用

【摘 要】介紹了某煤礦綜合自動化系統的設計要求，描述了利用IFix軟件實現該系統的過程，最后概括了該系統的功能。

【關鍵詞】IFix；光纖環網；綜合自動化

0.引言

傳統煤礦生產中，主井煤流運輸，通風系統等都在單獨運行，協調調度比較繁瑣，信息傳遞相對滯后?，F如今，有一個平臺能將各子系統聯結在一起，統一進行調度管理已經不可或缺，煤礦綜合自動化系統應運而生，有著良好的應用前景。

1.系統結構

內蒙古某煤礦，現有35KV變電站、主井、副井、提風、井下10KV變電所共5各子系統，現需建立綜合自動化系統，要求現有子系統的監視和控制功能全部可以在調度室中實現，能夠自動存儲數據生成報表，辦公網內的用戶可以通過網絡進行生產畫面的實時觀看。

根據以上要求，規劃系統結構如下所示：

1.1網絡結構

5個子系統加上調度機房6個節點分別設置一套赫斯曼光纖接口工業交換機，節點之間用單模光纖連成環網。機房節點上端通過天融信防火墻與辦公網相連，整個環網成為辦公網內的一個子網絡，占據一個IP地址，結構如圖所示：

1.2軟硬件配置

機房安裝4臺惠普四核服務器，分別設為：

1.2.1數據采集服務器

在Windows server2003系統上安裝IFix4.0服務器版軟件，負責與子系統的數據交換和為操作員站提供數據，是本系統的核心。GE Fanuc 的iFIX是世界領先的工業自動化軟件解決方案，提供了生產操作的過程可視化、數據采集和數據監控。iFIX可以幫助您精確地監視、控制生產過程，并優化生產設備和企業資源管理。

1.2.2數據存檔服務器

安裝Oracle10g數據庫軟件，功能是將生產實時數據和報警信息等進行存儲，以便生成報表和查詢歷史信息。雖然IFix自帶數據存儲功能，但不足以完成整年數據保存的任務，Oracle是甲骨文公司出品的當今功能最強大的數據庫軟件，非常適合企業級的數據存儲服務。

1.3 Web發布服務器

將在工程師站和操作員站中的畫面去除控制功能后存存儲在該服務器中，辦公網中的用戶在IE瀏覽器的地址欄輸入指定的IP地址后，會在瀏覽器中顯示相同于工程師站和操作員站的畫面。

1.4安全服務器

該服務器用來設置和分配網絡權限，監控網絡狀態，并安裝有服務器版趨勢防火墻軟件，可以查殺病毒。

1.5 UPS

機房和各子系統現場交換機均配有不間斷電源，即使突然斷電環網仍可運行一段時間。

2.通信協議

2.1 35KV變電站

35KV變電站由南京南瑞繼保建設，提供國際電工委員會頒布的 IEC104通訊協議。IFix自身沒有IEC104驅動程序，不過GE公司提供適用于IFix的通訊驅動程序開發工具，我們根據協議自行開發了該驅動。IFix通過該驅動可以讀取和下放遙信、遙測、遙控和遙調信號，通過大量測試證明運行良好，數據準確。

2.2 10KV變電所

井下10KV變電所由上海南自科技股份有限公司承建，提供部頒CDT循環式遠動規約，由于是一部國內行業標準，所以仍由我們自行開發驅動程序。

2.3主井

主井由天津華寧公司建設，控制系統以單片機為核心，提供Modbus RTU通訊協議。Modbus協議是一種基于RS232或RS485接口的協議，距離有限，而主井系統與調度室有幾百米遠，信號無法穩定傳輸。我們利用MOXA公司出品的串口服務器將485接口轉換為以太網接口，再接入交換機，成功利用光網的高速低耗將信號傳回。

2.4副井、提風

副井和提風機房均由Wincc加S7-300PLC控制，由于兩個系統的PLC都沒有配備以太網接口，我們決定從Wincc間接進行監控，這樣利用OPC連接就是最方便快捷的。OPC并不是一種通信協議，而是一種通信方法，OPC全稱是Object Linking and Embedding（OLE） for Process Control，它的出現為基于Windows的應用程序和現場過程控制應用建立了橋梁。在過去，為了存取現場設備的數據信息，每一個應用軟件開發商都需要編寫專用的接口函數，由于現場設備的種類繁多，通常這樣也不能滿足工作的實際需要。OPC是以OLE/COM機制作為應用程序的通訊標準。OLE/COM是一種客戶/服務器模式，具有語言無關性、代碼重用性、易于集成性等優點。OPC規范了接口函數，不管現場設備以何種形式存在，客戶都以統一的方式去訪問，避開了各種不同的協議?；谶@種易用性，它在工控領域的應用越來越廣泛。現在流行的各種工控組態軟件都提供OPC服務器，相互之間的數據連通非常方便，本系統中IFix的OPC客戶端訪問兩臺Wincc的OPC服務器就是這種應用。

3.系統功能

3.1監控

監視和控制是自動化系統的基本，在本系統中，操作員可以在調度室遠程監視各子系統的運行狀況并進行控制，以35KV變電站為例，畫面如下所示：圖中清楚地表示出了變電站各空開狀態、每條回路的電流，有功、無功等數據，并在進行控制操作時彈出登錄畫面，有效地避免了沒有權限的人員誤操作。其他子系統的操作與35KV系統基本相同。

3.2歷史數據和報警查詢

本系統配置的歷史數據查詢功能可以使相調度員不必在辦公電腦上進行繁瑣操作，只在相關畫面中點選起始和結束時間等幾個簡單動作，就能夠從數據庫中篩選出符合要求的數據顯示出來，大大簡化了工作流程。

4.結束語

本系統建成后，將該煤礦生產過程監控，生產調度等進行了統一管理，對礦井提高生產效率，減少事故提供了保障。為建成現代信息化礦山起到了積極作用。 [科]