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1煤礦安全生產綜合自動化系統設計

本綜合自動化系統的數據采集主要包括以下幾個子系統：綜采工作面監控系統、運輸監控系統、通風監控系統、井下水處理系統、壓風制氮監控系統、鍋爐房監控系統、煤流計量系統、安全監測系統、礦壓安全監測系統及井上/井下供電系統等。煤礦安全生產綜合自動化系統的設計主要包括：系統網絡平臺設計、數據采集及處理系統設計及前端監控平臺設計三個主要部分。

1.1綜合自動化系統網絡平臺

大型控制系統往往包含各種FCS、DCS及PLC系統，因此，系統重點在于實現不同網絡化控制系統在網絡體系結構、通訊協議以及應用接口最大限度上的集成。鑒于工業以太網的優勢，本系統在網絡體系結構及通訊協議方面，所有系統均在網絡層使用TCP/IP協議。本系統通訊網絡平臺為1000M冗余環形工業以太網，分為地面和井下兩個光纖環網，以太網交換機分別掛接在環網上，并未監控分站的接入提供10M/100M下聯接口。每個環網有兩個邏輯獨立的單環，傳輸方向相反，并配置成自動切換的自愈環，保證任何一個主交換機出現問題，所有服務器和在線工作站可繼續工作，環網重構時間嚴格小于200ms。

1.2綜合自動化系統數據采集及處理平臺

在監控級統一為工業以太網后，并沒有完全解決問題，因為各個產品與設備之間在網絡應用層的協議存在巨大差異，因此必須通過軟件的形式將各種接口進行整合。目前在控制系統中，應用程序之間的數據通訊方法較多，主要有方式、方式及方式等，各種方式都有各自的特點及適用場合，必須根據具體情況選擇不同的方式。DDE方式通過建立數據鏈路實現用戶應用程序進行數據交換，ODBC是微軟公司開放服務結構WOSA中有關數據庫的一個部分，它建立了一組規范，并提供了一組對數據庫訪問的標準API（應用程序編程接口）。OPC技術建立了符合工業控制要求的接口規范，將現場信號按照統一的標準與SCADA、HMI等軟件無縫連接起來，同時將硬件和應用軟件有效地分離開，只要硬件開發商提供帶有OPC接口的服務器，任何支持OPC接口的客戶程序均可采用統一的方式讀取這些設備的數據。本綜合自動化系統包含的廠家及設備眾多，按接口類型大致分為三類：1）原系統采用PLC控制的采用OPC方式進行數據采集（為了保證數據通訊的安全穩定性，數據需從以太網模塊采集，沒有的需要加裝以太網模塊）；2）原系統底層采用數據庫的采用ODBC方式進行數據采集；3）原系統采用通訊管理機的采用加裝PLC系統的方式進行數據采集（如變電所系統，需將相應的CDT電力規約數據進行轉換）。系統使用數據服務器、WEB服務器及歷史歸檔服務器。數據服務器主要是進行數據的采集并進行實時顯示。WEB服務器主要進行網絡，使得辦公網絡中的電腦也可以瀏覽現場的實時數據。歷史歸檔服務器主要是對重要數據進行歸檔，歸檔周期為2個月，方便事后查詢。在數據采集的基礎上，綜合自動化系統還應對重要設備進行遠程啟停及遠程控制，如綜采工作面設備、排水設備及各種電機泵類設備等。綜合自動化系統的另一個重要任務就是為調度人員提供關鍵參考數據，包括某些原始數據及處理數據，并提供報警信息。

1.3綜合自動化系統前端監控平臺

本系統采用西門子WinCC軟件作為監控平臺。基于個人計算機，同時具有控制自動化過程的強大功能和極高性價比的（監控和數據采集系統）級的操作監視系統。WinCC是現代化的系統，它具有廣泛的應用和極高的兼容性，適用于辦公室和制造系統。系統界面如圖1所示。

2總結

將綜合自動化技術及工業以太網技術應用到煤礦生產監控系統中，是煤礦監控系統發展的方向，這不僅實現了各子系統的全集成，解決現有煤礦監控設備的弊端，還能很好的解決煤礦生產中遇到的問題，是事故降到最低點，給煤礦企業帶來巨大的經濟效益，同時在其他工業領域也面臨系統整合和更完善的綜合管理要求，本文設計的方法提供了一個思路，具有很好的移植性。

本文作者：王聰慧工作單位：陜西工業職業技術學院電氣工程學院