旗山煤矿基于隔爆工业以太环网的综合自动化及信息化系统展望

作者:数字石油
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发布时间:2014-07-10 16:59:58
来源:数字石油

 摘要:结合旗山煤矿即将实施的工业以太网方案,通过自己的学习和认识,首先分析目前旗山煤矿工业控制信息的状况,网络通信机制,提出了以太网进入工业通信网络中必然性和前景展望。进而详细介绍目前旗山煤矿基于隔爆工业以太网的综合自动化及信息化系统构建。

关键词:煤矿综合自动化  隔爆工业 工业以太网

随着以太网技术的发展,特别是高速以太网的出现使得以太网能够克服了自己本身的缺陷,进入煤炭工业领域成为基于隔爆工业以太环网,计算机和智能化监测监控技术的发展和企业综合自动化系统的需求,系统向结构集散化、接口/协议开放化、通用化和标准化、设备信息处理控制智能化、应用软件组态化、系统综合自动化、传输方式采用工业以太网 +工业现场总线相结合的网络化模式,构建一种混合控制的网络结构,成为矿井信息化建设的一种必然选择。

1   矿井井下信息化现状

1.1 现有系统

目前旗山煤矿已投入运行井下各系统,如安全生产监测监控、核子称计量、皮带集控、采区变电所、泵房监控、工业电视、环境监测监控等十多个系统。

1.2 接口标准

旗山煤矿现有的工业控制、监控、集控系统的数据传输及信息采集,目前传输方式大部分为现场工业总线方式,大部分为RS232RS485串行数据接口标准。

现场总线的出现,对于实现面向设备的自动化系统起到了巨大的推动作用,但现场总线这类专用实时通信网络具有成本高,速度低和支持应用有限等缺陷。

1.3 存在弊端

串行数据 RS232RS485标准只对接口的电气特性做出规定,而不涉及接插件、电缆或协议。许多厂家都建立了一套高层通信协议,或公开或厂家独家使用,再加上总线通信协议的多样性,使得不同总线产品不能互相互连,各类工业现场控制信息无法实现资源共享,形成一个个信息孤岛。

各类系统网络布线及系统实施重复投资,资源利用率低下,系统线路维护工作量大,因而现场总线工业网络的进一步发展受到了极大的限制。

2   系统总体目标

应用计算机网络和智能控制技术,以井下工业以太网为骨干,集成矿井现有的各个专业子系统,统一通信和控制协议,梳理优化,建成旗山煤矿井下工业综合自动化系统,并实现与井上各类网络信息的综合有机集成,提高响应能力,提供辅助管理和决策支持,构成较完整的企业信息和管控一体化系统,达到高度信息化、自动化、高效率、高效益和高安全,为最终建成“本质安全型矿井”和“数字化矿山”奠定基础。

3   系统关键技术

(1) 建设井下信息高速公路,即工业以太环网,作为井下系统的骨干网络。用一个网络承载井下系统的全部实时数据、语音、图像信息。

(2) 确立井下采用的现场总线标准:CANPROFIBUSLONWORK

(3) 为使各子系统的互联互通,制订通信控制标准,作为徐矿企业技术标准,并通过标准化组织,建议为行业标准。

4   系统软件

(1) 建立矿井生产过程监控、安全生产环境监测、生产过程信息综合利用等方面统一的传输网络,充分利用现有资源,实现在网络化、自动化和智能化平台下对安全生产的多级监管。

(2) 建立矿井综合信息大型基础数据库,实现对各类信息的综合应用。

(3) 接口/协议开放化、通用化和标准化,实现各类系统的接入和扩展。

(4) 研发和充分利用现有软件系统,实现对生产环境、生产设备、生产过程及人员定位等实时监控;实现对煤与瓦斯等重大灾害的测控和预报;提供全矿井辅助管理和决策支持。

5   系统硬件

(1)用光缆敷设在井下各开采水平,统一连入主干工业以太环形网,在地面中心机房汇接。

(2) 井上下设立网络智能交换机。

(3) 各子系统以工业现场总线方式直接或通过网络智能分站接入工业以太网智能交换机。

(4) 设立一套前置机组,采集控制各类现场信息。

(5) 设立服务器组,建立数据库,汇总和处理各类信息。

(6) 设立子系统工程师站,实现对井下人员定位及搜救系统、安全监测监控系统、井下无人值守变电所系统、井下核子称及地面原煤皮带计量系统、工业用电计量测控系统、皮带集控系统、工况监测系统、水泵测控系统的全面监控和信息采集、处理。

6   效益分析

6.1 可靠性

工业以太网的速率最高可为1000M/S,现场总线的速率也可高达1M/S,系统的总体实时性提高了几个数量级,采用将共享的局域网进行有效的冲突域划分技术。各个冲突域之间用交换机连接,以减少CSMA/CD机制带来的冲突问题和错误传输。系统的可靠性大为提高,为煤矿安全生产和过程监控提供了可靠的通信保障。

6.2 信息集成

现有的井下系统,建立统一的通信及信息交换标准,实现资源和信息共享,提高网络利用率,设备可靠性。

6.3 经济性

信息交互传输系统的建设费用约为整个系统建设的30%;其次从系统维护角度上来看,各个系统都需要人员维护,且多路线缆故障率高,增加了系统运行维护成本;最后,从未来角度上看,今后井下再需要扩展新系统,不必建设新的数字信息交互传输平台,全面节约了未来项目建设的数字信息交互传输系统成本。

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