应用案例

平煤股份六矿综合自动化、信息化设计与实施

字号+ 作者:admin 来源:未知 2011-01-04 21:23 我要评论( )

平煤股份六矿综合自动化、信息化系统采用工业以太网平台作为统一的数据传输平台,在该平台接入各监控子系统的设备层设备和对应的监控上位机。该平台通过运行综合自动化集成软件实现全矿井各监控子系统信息的有效集成、分析处理、协调联动报警控制等。并与矿

  平煤股份六矿综合自动化、信息化系统采用工业以太网平台作为统一的数据传输平台,在该平台接入各监控子系统的设备层设备和对应的监控上位机。该平台通过运行综合自动化集成软件实现全矿井各监控子系统信息的有效集成、分析处理、协调联动报警控制等。并与矿管理信息网通过防火墙实现无缝连接,达到现代化矿井所需的管控一体化目标。但现有的各子系统分散式网络结构不能满足平煤六矿综合信息化建设的需要,尤其是信息集成通信接口的统一不能实现,影响整个煤矿的信息传输。为解决该问题,需建设覆盖全矿井上下的综合信息化网络传输平台,本次平台施工按照双环网设计模式:地面单独建成环网,井下建成环网,双环网同时和调度室核心交换机冗余连接。

  一、内容概述

  1、项目技术实施方案说明

  本项目是六矿综合自动化、信息化系统项目的建设与服务,项目的实施地点在六矿。通过六矿实际现状的需求分析,本项目分阶段施工,稳步实施,保证质量。

  本项目的施工、开发、调试、维护范围包括以下部分:

  矿井综合自动化、信息化网络传输平台、监控中心及机房设备(管控一体化中心机房装备及建设);软件集成平台;生产过程自动化子系统接入及建设;维护工具提供及维护。

  本项目与第三方系统的接口主要有:主井提升系统接入的通信协议与OPC服务,明斜皮带监控系统接入的通信协议与OPC服务,暗斜纲缆皮带系统接入的通信协议与OPC服务,戊二技改钢缆皮带监控系统接入的通信协议与OPC服务,综合自动化工作面监控系统接入的通信协议与OPC服务,安全监测系统接入的通信协议与OPC服务,人员定位系统接入的通信协议与OPC服务,地销煤系统接入的通信协议与OPC服务,材料消耗系统接入的通信协议与OPC服务等等。华洋通信项目组负责编写所有与本项目有关的接口调用规范或格式,并完成与主系统集成。

  2、项目实施范围

  2.1管控一体化中心机房装备及建设

  2.1.1中心机房

  (1)中心机房结构

  平煤股份六矿中心机房是该煤矿综合自动化系统的信息集散地,集指挥、控制于一身。借助大屏幕投影显示系统、工业电视系统、LED显示屏等,在指挥控制中心可实现对各个监控子系统的集中监视、监控。安全生产综合监测监控数据中心是综合监测监控中心的核心设施,是综合自动化网络控制系统的最终表现形式、监控终端及信息中转站。机房南北长度大概11米,东西长度大概7米,高度4.2米。调度指挥中心与集控室之间通话,要设有录、扩音设备。

  (2)设备位置摆放图

  该位置为设备摆放位置、相邻设备之间的关系限定。具体尺寸及效果根据机房实际尺寸进行微调。

  (3)机房及调度设备

  本数据中心网络构成基础为1000M工业以太网,整体网络初步设计为2台核心交换机、2台次交换机、1台WEB服务器、2台数据库服务器、1台网关服务器、2台管控服务器、2台工程师站和3台操作员工作站,一台环网管理工作站,1台打印机。

  (4)主要功能

  实现对安全生产系统的集中监控

  显示功能

  控制功能

  打印功能

  数据统计、汇总

  网络功能

  掉电保护

  2.2软件集成平台

  系统选用Windows操作系统,数据库系统使用微软的SQL数据库,组态系统选用IFix系统。

  组态控制系统主要功能如下:

  1、设备各种参数状态数据的采集和控制信息的发送

  2、监控参数的图形动画表达和报警处理

  3、事故追忆和趋势分析

  4、各种数据的统计分析

  综合信息管理系统应由地面监测控制中心、井下监测控制分站、井上监测监控分站、数字化监控设备等组成,以全矿井上、下工业以太环网为信息传输网络;本系统不仅仅是对所接入系统的信息综合,更关键的把数据分类、共享,建立有效的管理系统,为领导决策提供依据。

  矿井工业控制环网将接入的各子系统信息通过标准的数据交换方式与综合监控中心进行数据存取,并将各子系统的信息进行综合处理。矿井综合自动化、信息化信息管理系统负责将实时、历史数据信息进行分析综合,然后对各系统进行隐患预测、规律总结,并将信息在有效时间内提供给系统中的相关用户,为用户进行设备检修和采取必要措施提供决策依据。要求网络功能完全满足六矿矿井井上、井下的需求,并具有良好的可靠性,兼容性、扩容性,支持C/S、B/S模式。

  矿井综合自动化、信息化网络平台可将各子系统显示的各类实时动态、动画等图形(符合要求的)转换为HTML或XML,供客户通过IE浏览。同时在综合监控调度中心把组态综合实时动态图形提供给用户浏览。

  在局域网内或组态系统中,根据实际情况设定不同权限,实现安全监测信息、设备运行信息及其他信息的分类显示。不同的用户,在不同的工作站,不同的操作人员,进入不同的系统需要设置不同的访问权限,确保整个系统运行的绝对安全。

  矿井综合自动化、信息化网络平台为用户提供各类监测系统的实时报警信息包括超限报警、开关报警、系统在线设备的故障记录,并能按照所选定的不同条件进行不同的查询和打印。

  2.3生产过程自动化子系统建设

  系统包括戊8-22190正机巷皮带、戊8-22190正机巷转载一部皮带、戊8-22190正机巷转载二部皮带、戊二下山高强皮带、丁戊二互转巷一部皮带、丁戊二互转巷二部皮带、技改仓下皮带、戊二上山高强皮带、暗斜转载皮带、戊二普强皮带、戊一大仓一部皮带、丁二高强皮带、丁二西翼转载皮带、丁二东翼转载皮带、丁二仓上二部皮带、丁二仓上一部皮带、丁一下延皮带、丁一高强、丁戊二石门皮带、戊二东翼转载巷皮带,各输送机的主要参数。

  系统的控制方案是:每部皮带运输机设一台PLC主控分站。系统主要由控制中心、传输网络和井下控制器等组成。

  控制中心

  控制中心设置在调度指挥控制中心,通过工作站和工业电视对胶带机及相关设施进行智能监测、集中控制和监视。

  现场总线+工业以太网网络结构

  利用网络结构中的Profibus网络作为井下胶带机控制系统的底层网络,实现胶带机及相关设备的实时控制及信号采集。同时通过网关接入工业以太网,实现和地面调度指挥中心的控制中心工作站的连接通信,实现智能监测、集中控制和监视。

  井下控制器

  井下控制及信号采集装置组成部分为井下主控站,主控站作为井下控制部分的通信核心,完成各PLC分站监控信息与地面控制中心的信息交互传送;主控站可以实现就地和远程操作功能,及两者之间的转换。

  由PLC主控分站完成对现场设备的监控,现场总线通过智能网关分站或增加PLC网络接口模块接入井下工业以太环网,通过网络和地面调度指挥中心工作站相连,并通过集散控制和工业电视相结合,对井下现有主煤流胶带机和续建的胶带机及相关设备实现集散控制。

  2.4系统功能

  2.4.1.控制功能

  具备集控手动与集控自动两种自动控制功能,集控手动控制时,可以分别完成远程对单条皮带的控制功能,集控自动控制时,可以完成远程对皮带的相互闭锁控制功能。

  就地手动控制主要功能包括:启动、停止、反转、故障报警显示、故障停车、点动开车等功能。

  皮带跑偏装置安装方式根据现场具体情况视现场情况而定。

  2.4.2.工况图显示

  工况图动态显示整个系统所有胶带机、给煤机、转载胶带运行的工况,以及主要保护有关参数信息。

  2.4.3.信息图显示

  实时显示胶带机、给煤机开/停状态和煤仓煤位高度。如胶带机开停状态、检修状态及运行速度,拖动电机电压、电流、开机时间、停机时间等参数。

  2.4.4.故障及保护显示

  同时实时显示胶带机和各种保护传感器的工作状态,显示胶带机的故障类型,通信是否异常。

  2.4.5.历史查询

  电机电流、电机温度、带速和瞬时流量历史趋势图查看、相关数据报表显示和历史数据查询。

  2.4.6.保护功能

  系统除能够自动实现胶带机控制的多种要求外,还可以实现地面集中控制、程序流程控制。实现自动控制时,计算机首先完成内部自检,沿线预警信号,执行开/停机及各种保护和信号的处理,系统具备故障状态下紧急停车功能。

  显示功能:在地面集控室由工控机显示各皮带的运行状态、显示各皮带的各种运行参数。设有各皮带的故障信号显示,并伴有声光报警,提示值班人员采取有关措施。

  皮带的多种检测保护功能。

  控制分站的PLC控制程序可以在计算机中方便地修改,调试。

  皮带组在集中自动逆煤流启动时,闭锁关系一直有效。

  皮带组在集中自动顺煤流停车时,采用顺序延时停车。皮带组运行后若出现报警,报警皮带和来煤方向皮带立即停车。

  当出现煤仓满仓报警信号时,相应皮带组进入延时正常停车程序。

  集中自动/手动控制方式下,一旦皮带因故停止运行、给煤机及来煤方向相互闭锁皮带急停。

  有报警信号时,设备不能启动,需处理或解除后方可操作

  集中控制方式下,设备在运行的过程中,若从站出现通讯错误,各设备停车,其中独立设备正常停车,闭锁设备视情况延时停车或急停。

  程序设计中,报警信号自动保持,即一旦报警、即使经维修后报警信号消失,计算机内仍然保持报警状态,这时清零命令或井下清零按钮可清除报警保持信号。

  从站的运行行为取决于计算机下的参数,分站在第一次运行时,必须由计算机下达运行参数,参数有:

  闭锁设备:与本设备闭锁的设备编号

  逆煤流设备:本设备的来煤设备

  顺煤流设备:本设备的受煤设备

  报警屏蔽:设置报警有效或无效

  给煤机是否自动控制

  停设备延时时间:正常停车时,设备延时停车时间

  满仓停皮带延时时间:满仓停车时,皮带的延时停车时间

  各个设备拖动电机的控制延时时间

  从站与主站通讯出错后计算机上显示分站方式为自锁

  报警时,计算机不能下发启动命令,需处理或解除后方可操作

  操作人员必须登录后,才可以对地面生产系统进行有关操作

  用户权限设为操作员、管理员、程序员三种。程序员和管理员能进行:用户管理、软件配置。

  2.4.7.报警功能

  如果出现事故异常,地面主控室给出报警提示信号,也可以实现开车前预警提示。

  2.4.8.与生产管理系统数据共享

  计算机管理工作站设信息管理系统,决策者通过管理工作站可根据各自权限远程访问监控上位机,得到现场生产数据报表、设备管理信息和生产统计分析。

  2.4.9.皮带保护功能

  主要具有堆煤、沿线急停、跑偏、烟雾等保护。

  堆煤检测保护:选用堆煤传感器。发生堆煤时,滞留的积煤触及传感器,使它发生倾斜,系统可以报警并急停。

  沿线急停闭锁检测保护:选用拉绳急停闭锁开关,用于皮带机沿线紧急闭锁保护,没有故障地点识别功能。当闭锁开关动作,控制机报警并发急停命令。

  打滑检测保护:选用速度检测传感器。检测皮带输送机速度,实现低速打滑保护。传感器滚轮与皮带输送机软连接,采用光电检测原理,测速范围广,低速性能好,抗干扰能力强。

  皮带跑偏保护:选用皮带跑偏开关。用于运输机皮带跑偏检测和保护,成对使用。当二级跑偏动作时,控制分站报警并执行急停命令。

  烟雾保护:当皮带机因摩擦或其他原因产生烟雾时,烟雾传感器动作,产生报警,同时,洒水电磁阀动作,开始洒水。

  所有设备均设有过载保护。

  2.5矿井数字化工业电视监控中心建设

  2.5.1现状及需求

  平煤六矿现有工业电视系统可对地面及井下重要场所进行监视,对部分生产运输线的设备及地点还不能进行监控。现在调度室监视器已基本投入使用,DLP屏用来显示重要的生产系统参数。

  新系统增加视频监视点,以满足井下无人时,生产流程及设备的实时监视。

  所有远控地点均有视频监控信号,显示画面上有监视地点字幕。对各路信号实现实时视频录像,为日后取证提供宝贵的资料,也为以后教育学习提供素材。

  2.5.2系统实施计划

  本系统属于增补系统,计划在井下投入34套本安型光纤摄像仪,负责对井下皮带重要地点的信号采集。在地面煤楼投入32台自动光圈固定彩色摄像仪,负责煤楼生产信号的采集。在集控中心通过增加嵌入式网络视频服务器,见现有工业电视模拟信号进行数字编码,同时将数据发布到工业以太网上,供客户端计算机查询。

  井下计划每条皮带安装2到3台摄像仪,根据皮带长度,重要地点密集程度,合理分配。实施监视现场信号,为无人职守的实施,提供可靠的辅助监视手段。

  2.5.3系统功能

  全矿井的重要场所的实时监视

  煤流运输主运皮带的实时监视

  画面的任意切换功能

  历史画面查询功能

  WEB浏览功能

  视频集成控制管理

  视频集成控制是将已有的工业电视摄像头和安全监控摄像头统一管理起来。其中:

  工业电视摄像头

  将现有的工业电视摄像头统一接入到视频矩阵中,通过矩阵的视频端口和控制端口来切换视频和控制摄像头,以便在后台做智能分析和预警信息视频联动。

  安全监控摄像头

  安全监控摄像头是安全监控系统的前端摄像头,由于每个摄像头都是分布在不同的场所,为了能全面的做视频分析,需要将安全监控摄像头也联入视频矩阵中,然后通过矩阵的视频端口和控制端口来切换视频和控制摄像头,以便在后台做智能分析和预警信息视频联动。

  煤矿视频集成控制管理服务是对前端摄像头设备采集到的视频信息按照某种或某几种规定的格式进行压缩处理,通过有线或无线的技术形式进行传输、管理的服务功能,将前端摄像头通过矩阵统一化到视频集成控制管理工作站中。可根据应用系统发出的命令,提供对各个摄像头视频监控能力。

  煤矿视频集成控制管理服务可以根据应用系统发出的命令对前端摄像头进行调用,也可以通过对前端设备的调用来录制前端采集设备采集到的视频信息;当应用系统发出查看前端摄像头设备采集到的视频信息时,建立相应的视频传输通道,将采集到的信息传输给视频分析系统。

  2、智能视频分析

  智能视频分析的功能主要分为:

  视频动态侦测

  在所有摄像头的区域,将摄像头所观察到的视频信息,划分出需要进行视频动态侦测的区域,实时对此区域进行分析、侦测。当有活动目标进入所监控的视频区域后,发出报警信号的同时对活动目标的进入口、活动路径、停止位置进行关联,在视频图像上描绘出此活动目标的轨迹。

  视频静态侦测

  在所有摄像头的区域,将摄像头所观察到的视频信息,划分出需要进行视频静态侦测的区域,实时对场地视频画面进行分析,截取每幅画面进行后台对比,直到在设定时间时,画面出现明显变化的同时,视频图像中将标记出静止物体所在的位置。

  重要区域监测

  重要区域监测是按照客户的真实需求,划分出重要区域和非重要区域。在重要区域中对需要监测的内容设计到智能分析软件中,不论是白天,还是黑夜;不论是下雨,还是下雪,都能7*24的对重要区域进行监测。当重要区域出现异动时,附近的摄像头将会自动弹出异动视频画面并报警。

  3、视频联动监控系统

  视频平台管理

  视频平台管理视频监控画面和联动监控画面。

  联动监控管理

  视频监控系统与其他安全监控子系统(煤矿安全监控系统、地面原煤运输控制系统、瓦斯抽放监控系统、风机在线监测系统、水泵自动控制系统、井下电网监控系统、井下原煤运输控制系统、矿井提升系统、工业视频监控系统、瓦斯灾害预警系统、调度监控中心)进行联动监控。

  数据管理

  将智能分析信息、视频联动产生的信息进行统一管理。

  4、报警信息提示

  报警平台管理

  将系统的各种传感器报警情况在统一的窗口中弹出,告知操作人员。

  报警信息管理

  各类信息自动记录在数据库中,可以追查,支持报表打印。

  数据管理

  将信息进行统一管理。

  该项目所采用的技术先进,系统安全可靠,所选设备为主流品牌,功能强大。本系统及所使用的设备、材料、备件必须是全新的,符合《煤矿安全规程》等相关标准、规范、规定及要求,满足现场安装、调试、使用和维修等要求。所选用的先进设备,保证硬件至少五年不落后,功能完善,所采集的信息要尽量全。调度指挥控制中心建设要实现对系统监视化、专业化、测控化三个层次。在系统性能方面,数据处理要注意数据的集成。数据的集成度要高。各子系统的集成,需要达到智能化水平,不仅仅实现远控的目标,还要达到智能控制、安全可靠控制的要求。要明确各子系统、各生产环节及重要参数的预警功能,要建设好安全生产自动化数据库,以期数据共享。
 

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