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關(guān)鍵詞：變電站 可控性 可靠性

中圖分類號：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（c）-0129-01

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)就是將變電站的二次設(shè)備利用計(jì)算機(jī)和現(xiàn)代通信高科技技術(shù)，通過功能組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，對變電站實(shí)施自動(dòng)監(jiān)視、測量、控制和協(xié)調(diào)的一種綜合性自動(dòng)化系統(tǒng)，是自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)在變電站領(lǐng)域的應(yīng)用。在技術(shù)上涉及到自動(dòng)控制、運(yùn)動(dòng)、通信、測量、計(jì)量、信號及控制等二次系統(tǒng)，專業(yè)上涉及到自動(dòng)化、繼電保護(hù)、變電站運(yùn)行等。

1 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn)

（1）功能綜合化：是按變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行要求，將二次系統(tǒng)的功能綜合考慮，在整個(gè)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案指導(dǎo)下，進(jìn)行優(yōu)化組合設(shè)計(jì)，以達(dá)到協(xié)調(diào)一致的繼電保護(hù)及監(jiān)控系統(tǒng)。（2）系統(tǒng)構(gòu)成的數(shù)字化及模塊化：保護(hù)、控制、測量裝置的數(shù)字化，有利于把各功能模塊通過通信網(wǎng)絡(luò)連接起來，便于接口功能模塊的擴(kuò)充及信息的共享。（3）結(jié)構(gòu)分布分層化：綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能和各子系統(tǒng)功能分別由不同的微機(jī)處理機(jī)完成。依據(jù)所完成的功能不同在結(jié)構(gòu)上采用兩層或三層式布置。（4）操作監(jiān)視屏幕化：當(dāng)變電站有人值班時(shí)，人機(jī)聯(lián)系在當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)的后臺(tái)機(jī)（或主機(jī)）上進(jìn)行，當(dāng)變電站無人值班時(shí)，人機(jī)聯(lián)系功能在遠(yuǎn)方的調(diào)度中心或操作控制中心的主機(jī)或工作站上進(jìn)行，不管那種方式，操作維護(hù)人員面對的都是CRT屏幕，操作的工具都是鍵盤或鼠標(biāo)。（5）測量顯示數(shù)字化：常規(guī)指針儀表被CRT顯示器上的數(shù)字顯示所替代，人工抄錄完全由打印機(jī)打印、報(bào)表取代，提高了測量的精度和管理的科學(xué)性。（6）通信局域網(wǎng)絡(luò)化、光纖化：具有較強(qiáng)的抗電磁干擾能力，能夠?qū)崿F(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸、實(shí)時(shí)報(bào)文、滿足實(shí)時(shí)性要求，組態(tài)靈活，易于擴(kuò)展、可靠性大大提高、減少了電纜用量、方便施工。（7）運(yùn)行管理智能化：體現(xiàn)在無人值班、人機(jī)對話及操作的屏幕化、制表、打印、越限監(jiān)視和系統(tǒng)信息管理、建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫、開關(guān)操作及防誤操作閉鎖等方面。

2 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的優(yōu)越性

（1）提高供電質(zhì)量。在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，能實(shí)現(xiàn)對有載調(diào)壓變壓器和無功補(bǔ)償電容器的自動(dòng)控制，使系統(tǒng)能根據(jù)母線電壓水平調(diào)節(jié)電容器投退或?qū)ψ儔浩鬟M(jìn)行調(diào)檔，從而極大地提高電壓合格率，以便確保電力系統(tǒng)中的主要設(shè)備和各種電器設(shè)備的安全，使無功潮流合理，降低電網(wǎng)線路損耗，減少各種電能損耗。（2）提高供電可靠性。在綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，通過集合各個(gè)電氣量數(shù)據(jù)和信號，利用計(jì)算機(jī)計(jì)算和判斷，將綜合結(jié)果反映來，以幫助值班人員盡快的發(fā)現(xiàn)問題并處理，盡早恢復(fù)供電。（3）減少變電站總投資額，縮小變電站使用的面積和空間。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)，能夠簡化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，利用更多的共享資源和信息，從而節(jié)省大量電力電纜；采用大規(guī)模的集成電路，由此減少了二次設(shè)備的占地面積以及變電站的投資。（4）提高運(yùn)行管理水平。（5）提高安全、可靠運(yùn)行水平。

3 變電站綜合自動(dòng)化的結(jié)構(gòu)

（1）過程層，由智能化的一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備組成，有三大功能：其一電力運(yùn)行的實(shí)時(shí)電氣量檢測；其二運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)在線檢測與設(shè)計(jì)；其三操作控制的執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)操作控制的執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)。

（2）間隔層，主要功能有六個(gè)方面：一是匯總本間隔過程層實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息；二是實(shí)施對一次設(shè)備保護(hù)控制功能；三是實(shí)施操作同期及其他控制功能；四是對本間隔實(shí)施操作閉鎖功能；五是承上啟下的通信功能，即同時(shí)高速完成與過程層及所控層的網(wǎng)絡(luò)通信功能；六是對數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)運(yùn)算及控制命令的發(fā)出具有優(yōu)先級別的控制。

（3）站控層，主要功能有六個(gè)方面：一是通過兩級高速網(wǎng)絡(luò)匯總?cè)膶?shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，不斷刷新實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，按時(shí)登錄歷史數(shù)據(jù)庫；二是全所操作閉鎖控制功能具有在線可編程；三是具有所內(nèi)當(dāng)?shù)乇O(jiān)控，人機(jī)聯(lián)系功能；四是按既定規(guī)約將有關(guān)數(shù)據(jù)信息送向調(diào)度或控制中心；五是接受調(diào)度或控制中心有關(guān)控制命令并轉(zhuǎn)間隔層、過程層執(zhí)行；六是具有對間隔層、過程層諸設(shè)備的在線維護(hù)、在線組態(tài)，在線修改參數(shù)的功能。

4 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)存在的問題

（1）變電站的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)問題：變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)其標(biāo)準(zhǔn)問題由技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、自動(dòng)化系統(tǒng)模式、管理標(biāo)準(zhǔn)等問題組成，截止到現(xiàn)在還沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，這是當(dāng)前需要解決的問題。（2）各個(gè)廠家產(chǎn)品的接口問題：接口是綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中迫切需要解決的問題之一，包括RTU、保護(hù)、小電流接地裝置、故障錄波、通信控制器與主站、無功裝置等與通信控制器、通信控制器與模擬盤等設(shè)備之間的通信。（3）變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的抗干擾問題：變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的抗干擾措施是保證綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可靠和穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，選擇產(chǎn)品時(shí)應(yīng)挑選合格的自動(dòng)化產(chǎn)品，除了能夠滿足一般檢驗(yàn)項(xiàng)目外，還應(yīng)順利通過高低溫試驗(yàn)、耐濕熱試驗(yàn)、雷電沖擊電壓試驗(yàn)、動(dòng)模試驗(yàn)，快速瞬變干擾試驗(yàn)。（4）傳輸規(guī)約和傳輸網(wǎng)絡(luò)的選擇問題：傳輸規(guī)約問題制約著變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)和設(shè)備選型，即在變電站和控制中心之間應(yīng)使用101規(guī)約，在變電站內(nèi)部應(yīng)使用103規(guī)約，電能量計(jì)量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)應(yīng)使用102規(guī)約。新的國際標(biāo)準(zhǔn)IEC 61850公布之后，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)從過程層到控制中心將使用統(tǒng)一的通信協(xié)議。

5 變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展趨勢

（1）無人值班無建筑小室的變電站。變電運(yùn)行人員如果查看設(shè)備和控制操作就地進(jìn)行，利用一個(gè)手持式可視無線終端，監(jiān)視一次設(shè)備的同時(shí)進(jìn)行操作控制，所有與之相關(guān)的量化數(shù)據(jù)在可視無線終端上顯示，人機(jī)操作界面接口實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一化、運(yùn)行操作實(shí)現(xiàn)無線化。（2）強(qiáng)大的通訊接口能力。主要通訊部件雙備份冗余設(shè)計(jì)（雙CPU、雙電源等），使用光纖總線等，通過網(wǎng)絡(luò)使現(xiàn)代化的綜合自動(dòng)化變電站的各種智能設(shè)備組成一個(gè)統(tǒng)一的、互相協(xié)調(diào)工作的整體，保證就地通訊網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化。（3）防誤閉鎖邏輯驗(yàn)證圖形化、規(guī)范化、離線模擬化。（4）保護(hù)監(jiān)控一體化。此種方式已在35 kV及以下的電壓等級中普遍采用，今后此方式在110 kV及以上的線路間隔和主變?nèi)齻?cè)中也是趨勢。（5）系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和一次設(shè)備一體化。對電流電壓、有功無功、開關(guān)狀態(tài)等信息進(jìn)行常規(guī)的采集外，對如主變的油位、開關(guān)的氣體壓力等某些設(shè)備的在線狀態(tài)檢測量化值，都將與一次設(shè)備的傳感器緊密結(jié)合，直接保存到監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中。

參考文獻(xiàn)

[1] 王欣.管理信息系統(tǒng)[M].北京：中國水利水電出版社，2004.

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關(guān)鍵詞：煤礦 綜合自動(dòng)化 集成 管理 減人增效

The realization of integrated automation system in Mahuang Mine

ZHOU Feng，DONG Xiang-fa，HAO Yun-ling

Huayang Coal Mine Communication Equipment Co.， Ltd.， Xuzhou 221116

Abstract：Coal mine synthetical automation integration platform is foreign show corporate image of integration management for large-scale systems，can simply and accurately called a variety of information， can monitor various seeds system. This platform construction to improve production efficiency，improve product quality control， efficient use of resources and reduce energy consumption，decrease a person to increase safety，improve the mine production safety is of great importance and practical significance.

Key words：coal mine integrated automation integrate administration the synergism that reduce a person

幾年來煤炭工業(yè)的發(fā)展證明，建設(shè)以自動(dòng)化、信息化為標(biāo)志的新型現(xiàn)代化礦井已成為煤炭企業(yè)提高礦井安全程度，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效，增強(qiáng)核心競爭力的必然途徑。因此，新汶礦業(yè)集團(tuán)麻黃煤礦抓住機(jī)遇，在礦井大力建設(shè)煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，結(jié)合自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)、通信、數(shù)據(jù)庫等技術(shù)的最新成果，提出了將生產(chǎn)自動(dòng)化的各項(xiàng)應(yīng)用系統(tǒng)統(tǒng)一在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)礦井主要生產(chǎn)及安全環(huán)節(jié)的遠(yuǎn)程集中監(jiān)測、監(jiān)控，保障煤礦的安全、可靠、高效運(yùn)營。

1、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1 麻黃礦自動(dòng)化系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

麻黃礦目前已安裝或即將建設(shè)多種自動(dòng)化系統(tǒng)，如：主排水系統(tǒng)、皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)、工作面監(jiān)控系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)、通風(fēng)壓風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)、人員定位子系統(tǒng)等。這些監(jiān)控系統(tǒng)大多是在不同階段建設(shè)，處在相互獨(dú)立的狀態(tài)并存在很多問題，如：重復(fù)投資、重復(fù)建、可靠性差、不利于安全生產(chǎn)、維護(hù)檢修困難、浪費(fèi)人力資源、自成體系、信息不互通、不能發(fā)揮綜合效益等。

1.2 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

針對上述狀況，為了從系統(tǒng)工程的角度整體上對礦山進(jìn)行統(tǒng)一的自動(dòng)化管理，防止“信息孤島”現(xiàn)象，有效整合各種資源和發(fā)揮自動(dòng)化集成的最大效益，需要建立統(tǒng)一的煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)平臺(tái)。要建立系統(tǒng)平臺(tái)首先要構(gòu)架一個(gè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，采用工業(yè)以太網(wǎng)+現(xiàn)場總線的方式，即把各個(gè)控制子系統(tǒng)通過工業(yè)以太網(wǎng)接入信息層局域網(wǎng)，共由3層體系構(gòu)成（如圖1）。

（1）設(shè)備層：主要采用現(xiàn)場總線方式將現(xiàn)場設(shè)備、傳感器、變送器、開關(guān)、顯示屏和操作終端與PLC連接，快速、穩(wěn)定地與控制層實(shí)時(shí)交換數(shù)據(jù)。

（2）控制層：建立一條貫穿于井上和井下的高速以太冗余環(huán)網(wǎng)，將各子系統(tǒng)的主機(jī)作為工業(yè)控制環(huán)網(wǎng)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，使各現(xiàn)場子系統(tǒng)統(tǒng)一整合于基于TCP/IP的以太網(wǎng)中。實(shí)現(xiàn)集控中心對全礦生產(chǎn)及相關(guān)環(huán)節(jié)的集中監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)作業(yè)計(jì)劃、生產(chǎn)調(diào)度、資源調(diào)度、產(chǎn)能優(yōu)化、質(zhì)量管理等各項(xiàng)功能，并實(shí)現(xiàn)與上層礦級管理系統(tǒng)（信息層）進(jìn)行信息交換。

（3）信息層：基于工業(yè)以太網(wǎng)，以TCP/IP為協(xié)議平臺(tái)，利用現(xiàn)代IT技術(shù)實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理、Internet接入、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問及無線網(wǎng)絡(luò)接入等服務(wù)和功能，充分挖掘礦井生產(chǎn)、安全等環(huán)節(jié)的重要數(shù)據(jù)，并以企業(yè)管理網(wǎng)絡(luò)為信息交換平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大的安全生產(chǎn)可視化和礦井的管控一體化。

1.3 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)主要構(gòu)成

麻黃礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)主要由地面集控中心、地面子系統(tǒng)、井下子系統(tǒng)三部分組成（見圖2）。

2、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及其效果

2.1 井上壓風(fēng)機(jī)集控系統(tǒng)

該系統(tǒng)以西門子300 PLC作為主控核心，留有以太網(wǎng)通信接口，通過工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)入綜合自動(dòng)化平臺(tái)并組態(tài)，在地面集控中心進(jìn)行控制。

它實(shí)現(xiàn)對所有主扇的電量參數(shù)、風(fēng)機(jī)參數(shù)、環(huán)境參數(shù)、風(fēng)速、風(fēng)量、負(fù)壓值、液壓油站等運(yùn)行信息進(jìn)行監(jiān)測（見圖3）；并可遠(yuǎn)程開?？刂?，實(shí)現(xiàn)通風(fēng)機(jī)房無人值守，達(dá)到減人提效的目的。

2.2 井上電力監(jiān)控系統(tǒng)

該系統(tǒng)可提供485通信接口，通過串口服務(wù)器轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)信號，接入就近環(huán)網(wǎng)交換機(jī)從而入綜合自動(dòng)化平臺(tái)并組態(tài)，在地面集控中心進(jìn)行控制。

它實(shí)現(xiàn)對高低壓開關(guān)設(shè)備的遠(yuǎn)程開停和在線監(jiān)測（見圖4），實(shí)現(xiàn)集控中心對變電所的“四遙”功能（遙控、遙測、遙調(diào)、遙信），實(shí)現(xiàn)變電所無人化，保證電力供應(yīng)的安全、可靠運(yùn)行。

2.3 井下主排水集控系統(tǒng)

井下排水控制系統(tǒng)采用PLC控制主站預(yù)留的以太網(wǎng)接口，接入工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)從而進(jìn)入綜合自動(dòng)化平臺(tái)并組態(tài)，在集控中心實(shí)現(xiàn)對水泵的遠(yuǎn)程啟停及在線監(jiān)測。

它可以真實(shí)反映井下水泵房所有水泵和水倉的運(yùn)行工況，包括每臺(tái)水泵的運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)、運(yùn)行時(shí)間、水倉水位、電機(jī)運(yùn)行電流和電壓、電機(jī)溫度、水泵流量和壓力等參數(shù)（見圖5）；保證設(shè)備的有效運(yùn)行和維護(hù)，實(shí)現(xiàn)無人值守。

2.4 井下皮帶集控系統(tǒng)

井下皮帶集控系統(tǒng)采用現(xiàn)場總線方式連接后通過PLC以太網(wǎng)通信接口，接入工業(yè)以太網(wǎng)從而進(jìn)入綜合自動(dòng)化平臺(tái)并組態(tài)，在地面集控中心進(jìn)行控制。同時(shí)在皮帶機(jī)頭、機(jī)尾等重要地點(diǎn)設(shè)置攝像頭，與井下通信系統(tǒng)、固定電話一起，作為遠(yuǎn)程控制的監(jiān)視、聯(lián)系手段。

皮帶集控系統(tǒng)集成后能夠?qū)崿F(xiàn)對皮帶的自動(dòng)、手動(dòng)控制，同時(shí)監(jiān)測皮帶機(jī)的電流、速度、拉繩、跑偏、堆煤、煙霧等保護(hù)（見圖6），同時(shí)實(shí)現(xiàn)開停記錄、操作記錄、報(bào)警查詢的功能。

2.5 井下工作面監(jiān)控系統(tǒng)

該系統(tǒng)通過礦用本安型綜合接入為網(wǎng)關(guān)將工作面監(jiān)控系統(tǒng)核心控制器提供的485或CAN信號轉(zhuǎn)換為光纖以太網(wǎng)信號，就近接入井下工業(yè)交換機(jī)，通過綜合自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸至集控中心數(shù)據(jù)采集服務(wù)器。

工作面監(jiān)控系統(tǒng)集成后能夠?qū)崟r(shí)反映每個(gè)支架的工作參數(shù)，包括乳化液泵站工況、支架伸出長度、支架承受壓力、采煤機(jī)運(yùn)動(dòng)方向、采煤機(jī)運(yùn)行速度、采煤機(jī)所在支架號、采煤機(jī)所在位置及設(shè)備開停狀態(tài)等關(guān)鍵參數(shù)，為遠(yuǎn)程控制提供可靠依據(jù)（見圖7）。

3、結(jié)語

麻黃礦綜合自動(dòng)化集成平臺(tái)建成應(yīng)用后，能把各個(gè)子系統(tǒng)有機(jī)整合在一起，能使礦井各生產(chǎn)環(huán)節(jié)工況信息和人員物資管理信息在統(tǒng)一平臺(tái)集中顯示，集中自動(dòng)控制，能實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)信息共享及關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的深入挖掘、分析，從而達(dá)到“管控一體化”和減員增效的目的。

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[關(guān)鍵詞]煤礦；計(jì)算機(jī)技術(shù)；自動(dòng)化系統(tǒng)平臺(tái)

中圖分類號：TD67 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）15-0371-01

計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，為煤礦經(jīng)營運(yùn)作中引入自動(dòng)化系統(tǒng)提供了有利條件。然而，現(xiàn)階段，綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在煤礦中的應(yīng)用現(xiàn)狀不容樂觀，其并未獲得及時(shí)的優(yōu)化和完善，尤其值得注意的問題是，各個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)（供電、排水等）單獨(dú)存在，而缺乏統(tǒng)一的管理，這就在很大程度上影響到自動(dòng)化系統(tǒng)功能的發(fā)揮。鑒于此，本文對煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行研究。

一、煤礦自動(dòng)化系統(tǒng)存在的主要問題分析

（一）存在一定的經(jīng)濟(jì)資源浪費(fèi)問題

這個(gè)問題基本上反映在人力資源與經(jīng)濟(jì)投資的浪費(fèi)兩個(gè)環(huán)節(jié)。首先，系統(tǒng)單獨(dú)建設(shè)難免涉及到控制系統(tǒng)、機(jī)房以及線路等的重復(fù)建設(shè)，這樣就會(huì)存在一定程度的重復(fù)投資現(xiàn)象，從而造成對資源的無謂浪費(fèi)。其次，系統(tǒng)的獨(dú)立同時(shí)還離不開專人對其管護(hù)，這樣將會(huì)產(chǎn)生一定財(cái)力、物力、人力的浪費(fèi)。

（二）安全性和穩(wěn)定性相對較差

現(xiàn)階段，煤礦自動(dòng)化平臺(tái)彼此獨(dú)立存在，不同系統(tǒng)的信息無法獲得充分整合， 這樣就使得系統(tǒng)的穩(wěn)定性有所降低，同時(shí)其安全性與可靠性根本無法獲得充分的保障。需要注意的問題是，煤礦設(shè)備故障并非由其中的某一個(gè)系統(tǒng)造成的，或者是由其中若干因素引發(fā)的，系統(tǒng)獨(dú)立無法及時(shí)高效的監(jiān)測與預(yù)報(bào)其中的安全隱患，從而導(dǎo)致煤礦的生產(chǎn)安全同樣不能得到保障。

（三）信息無法共享

不同的系統(tǒng)單獨(dú)存在，無法實(shí)現(xiàn)充分的信息互動(dòng)與溝通，這樣系統(tǒng)根本無法確保整體效益。另一方面，使得數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析工作變得更加困難，無法實(shí)現(xiàn)整體分析與監(jiān)測的目的。

二、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)的主要目標(biāo)分析

（1）實(shí)現(xiàn)對相關(guān)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，同時(shí)還可以監(jiān)控其運(yùn)行參數(shù)。通過動(dòng)畫模擬的方式把設(shè)備與生產(chǎn)狀況由計(jì)算機(jī)展示出來，同時(shí)還可以達(dá)到故障報(bào)警的目的。

（2）把每一子系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)整合，對其實(shí)施統(tǒng)一管理，同時(shí)還可以實(shí)時(shí)監(jiān)控對講通訊、關(guān)鍵部位等，此外還可以實(shí)現(xiàn)故障急停。

（3）打造調(diào)控和監(jiān)測中心，可以在線監(jiān)控子系統(tǒng)及其設(shè)備，當(dāng)發(fā)生故障的時(shí)候可以進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程協(xié)助維護(hù)功能。

三、平臺(tái)的結(jié)構(gòu)分析

煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)平臺(tái)主要包括以下兩個(gè)方面內(nèi)容：

（一）信息傳輸部分

這一個(gè)部分基本上是應(yīng)用在每一子系統(tǒng)，傳感器與接受處理部分，設(shè)備和控制終端。在每一個(gè)控制中心的計(jì)算機(jī)相互間傳輸相關(guān)數(shù)據(jù)，通常情況下，包括礦用光纜與隔爆千兆環(huán)網(wǎng)交換機(jī)兩部分內(nèi)容。

（二）數(shù)據(jù)采集部分

這一個(gè)部分基本上是用來采集煤礦生產(chǎn)現(xiàn)場相關(guān)設(shè)備的具體工作狀況、以及所處的環(huán)境條件等。相關(guān)數(shù)據(jù)的采集基本上通過專門的傳感器完成，采集完之后接著需要對其加以匯總，在此基礎(chǔ)上，對其進(jìn)行整理。這一個(gè)部分基本上通過通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換器與礦用顯示控制箱兩個(gè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)。

（三）集中控制操作部分

這一個(gè)部分大體上涉及到礦上、下兩個(gè)方面內(nèi)容。其中有給排水、電力系統(tǒng)以及采礦設(shè)備等諸多系統(tǒng)的集中控制，大體上包括礦用顯示器、控制箱、接線箱以及鍵盤等幾個(gè)方面。

（四）語音圖像顯示部分

這一個(gè)平臺(tái)的語音圖像顯示設(shè)備的基本功能包括：顯示相關(guān)設(shè)備的具體運(yùn)行狀況，顯示每一個(gè)系統(tǒng)的具體工作狀況，發(fā)出報(bào)警，以及對相關(guān)故障提供相應(yīng)的語音幫助等諸多方面功能。大體上包括急停開關(guān)、本安擴(kuò)音裝置、隔爆光纖攝像儀等幾個(gè)部分。

四、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

（一）子系統(tǒng)的接入

在這里，子系統(tǒng)主要包括以下幾個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)：主副井提升、智能電氣、通風(fēng)、排水、選煤運(yùn)煤，除此之外，還包括井下水泵集控、安全監(jiān)測以及工業(yè)電視等幾個(gè)子系統(tǒng)組成。如上文所述，因煤礦長期以來一直應(yīng)用彼此單獨(dú)的自動(dòng)化系統(tǒng)，為有效解決這一個(gè)問題，充分發(fā)揮當(dāng)前資源的作用，來完成子系統(tǒng)的接入，通常情況下，往往通過網(wǎng)絡(luò)或上位機(jī)、PLC 接入等幾種不同的方式。完成接入之后就可以建立網(wǎng)絡(luò)連接，具體來說，可利用驅(qū)動(dòng)或OPC 通訊的方式完成。

（二）構(gòu)建集成監(jiān)控系統(tǒng)

這一個(gè)環(huán)節(jié)，主要是選擇滿足煤礦生產(chǎn)需要的軟件來進(jìn)行，主要包括部分與整體建設(shè)兩個(gè)方面內(nèi)容。其中，前者主要涉及到建設(shè)各子系統(tǒng)這一工作，將自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)配置在各子系統(tǒng)上。而對于后者，其功能主要包括信息的匯總以及整理，動(dòng)態(tài)監(jiān)控，生成實(shí)時(shí)的報(bào)表，同時(shí)還負(fù)責(zé)生成趨勢分析，除此之外，還具有監(jiān)測故障并作出相應(yīng)的報(bào)警等方面的作用。

（三）調(diào)度管理系統(tǒng)建設(shè)

這一個(gè)系統(tǒng)主要由為管理工作者提供專門的生產(chǎn)調(diào)度辦公軟件組成。其中涉及到會(huì)議記錄、換崗以及調(diào)度日志等幾方面內(nèi)容。其中還有應(yīng)急指揮系統(tǒng)，該部分要求一定要充分明晰各項(xiàng)安全制度，制定相應(yīng)的安全應(yīng)對措施，同時(shí)還可以對故障發(fā)生涉及范圍進(jìn)行模擬，負(fù)責(zé)給予各種逃生路線，有助于應(yīng)急指揮工作的順利開展。除此之外，這一個(gè)系統(tǒng)還可以有效管理各種調(diào)度資料，可以管理煤礦事故與職工信息以及相關(guān)安全規(guī)程等，從而能夠在信息上為確保煤礦安全生產(chǎn)提供幫助。

五、軟件結(jié)構(gòu)

這一個(gè)平臺(tái)使用的軟件為iFIX4.0。這個(gè)軟件可以把煤礦的各個(gè)必須獨(dú)立的系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，例如安全監(jiān)控與生產(chǎn)控制等系統(tǒng)。軟件利用I/O 驅(qū)動(dòng)，不僅能夠利用人機(jī)交互把相關(guān)數(shù)據(jù)資料展現(xiàn)在電腦顯示器屏幕上，而且還能夠把控制策略與參數(shù)輸送到相關(guān)設(shè)備上。在這里，軟件結(jié)構(gòu)主要由以下幾方面內(nèi)容組成，接下來我們將分別進(jìn)行闡述。

（1）數(shù)據(jù)庫

這一部分屬于該系統(tǒng)的核心，其所負(fù)責(zé)的基本工作包括檢索與存儲(chǔ)相關(guān)歷史數(shù)據(jù)、處理與存儲(chǔ)各種事故信息、以及處理各種綜合數(shù)據(jù)運(yùn)算與處理的任務(wù)等相關(guān)方面。每一個(gè)數(shù)據(jù)庫主要是利用其內(nèi)部協(xié)議來實(shí)現(xiàn)對信息的共享。

（2）I/O驅(qū)動(dòng)

這一個(gè)平臺(tái)的軟件系統(tǒng)主要是通過I/O驅(qū)動(dòng)來連接每一個(gè)相關(guān)設(shè)備，連接每一個(gè)子系統(tǒng)，這個(gè)部分屬于系統(tǒng)交流和溝通的媒介。

（3）HMI設(shè)計(jì)

HMI，也就是該平臺(tái)的控制操作窗口。設(shè)計(jì)HMI過程中，應(yīng)當(dāng)注意畫面的布局與層次。經(jīng)由HMI設(shè)計(jì)之后，軟件系統(tǒng)必須具有下面幾方面基本功能：第一，實(shí)現(xiàn)對相關(guān)機(jī)器設(shè)備的倉位與集中控制；第二，具有監(jiān)測設(shè)備工作參數(shù)以及模擬顯示其具體的運(yùn)行狀況等功能；第三，顯示與報(bào)警：主要是通過控制箱來顯示所搜集的信號量動(dòng)態(tài)變化狀況；

六、結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)階段，煤礦自動(dòng)化子系統(tǒng)的獨(dú)立存在，在很大程度發(fā)生影響著煤礦的健康持續(xù)發(fā)展。在經(jīng)營運(yùn)作中引入綜合自動(dòng)化系統(tǒng)平臺(tái)，有助于煤礦生產(chǎn)安全以及整體效益的提升。該平臺(tái)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)大體上涉及到子系統(tǒng)的接入、構(gòu)建集成監(jiān)控系統(tǒng)與調(diào)度管理系統(tǒng)等方面內(nèi)容。構(gòu)建綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是一項(xiàng)非常繁瑣的系統(tǒng)工程，同時(shí)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。隨著相關(guān)研究的深入開展，相信綜合自動(dòng)化系統(tǒng)將會(huì)在煤礦中顯示出愈發(fā)重要的作用。

作者簡介

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關(guān)鍵詞：變電站 綜合自動(dòng)化 內(nèi)容 特點(diǎn)

一、變電站綜合自動(dòng)化研究的主要內(nèi)容

對110kv及以上電壓等級變電站，以服務(wù)于電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行為中心。通過先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)的應(yīng)用，為新的保護(hù)和控制技術(shù)采用提供技術(shù)支持，解決過去能解決的變電站監(jiān)視、控制問題，促進(jìn)各專業(yè)在技術(shù)上、管理上配合協(xié)調(diào)，為電網(wǎng)自動(dòng)化進(jìn)一步發(fā)展提供基礎(chǔ)，提高變電站安全、可靠和穩(wěn)定運(yùn)行水平。如，采集高壓電器設(shè)備本身的監(jiān)視信息，斷路器、變壓器和避雷器等的絕緣和狀態(tài)等；采集繼電保護(hù)和故障錄波器等裝置完成的各種故障前后瞬態(tài)電氣量和狀態(tài)量的記錄數(shù)據(jù)，將這些信息傳送給調(diào)度中心，以便為電氣設(shè)備的監(jiān)視和制定檢修計(jì)劃、事故分析提供原始數(shù)據(jù)。對新建變電站取消常規(guī)的保護(hù)、測量監(jiān)視、控制屏，全面實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)少人值班逐步過渡到無人值班；對老變電站在控制、測量監(jiān)視等進(jìn)行技術(shù)改造，以達(dá)到少人和無人值班的目的。

對35KV及以下電壓等級變電站，以提高供電安全與供電質(zhì)量，改進(jìn)和提高用戶服務(wù)水平為重點(diǎn)。側(cè)重于利用變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，對變電站的二次設(shè)備進(jìn)行全面的改造，取消的保護(hù)、測量、監(jiān)視和控制屏，全面實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化，以提高變電站的監(jiān)視和控制技術(shù)水平，改進(jìn)管理，加強(qiáng)用戶服務(wù)，實(shí)現(xiàn)變電站無人值班。

變電站綜合自動(dòng)化要實(shí)現(xiàn)：

（1）隨時(shí)在線監(jiān)視電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)；自檢、自診斷設(shè)備本身的異常運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)變電站設(shè)備異常變化或裝置內(nèi)部異常時(shí)，立即自動(dòng)報(bào)警并閉鎖相應(yīng)的出口，以防止事態(tài)擴(kuò)大。

（2）電網(wǎng)出現(xiàn)事故時(shí)，快速采樣、判斷、決策，迅速隔離和消除事故，將故障限制在最小范圍。

（3）完成變電站運(yùn)行參數(shù)在線計(jì)算、存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)、分析報(bào)表和遠(yuǎn)傳，保證自動(dòng)和遙控調(diào)整電能質(zhì)量。

變電站綜合自動(dòng)化應(yīng)包括兩個(gè)方面：

（1）橫向綜合：利用計(jì)算機(jī)手段將不同廠家的設(shè)備連在一起，替代或升級老設(shè)備。

（2）縱向綜合：在變電站層這一級，提供信息、優(yōu)化、綜合處理分析信息和增加新的功能，增加變電站內(nèi)部和各控制中心間的協(xié)調(diào)能力。如借用人工智能技術(shù)，在控制中心間的協(xié)調(diào)能力。如借用人工智能技術(shù)，在控制中心實(shí)現(xiàn)對變電站控制和保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行在線診斷和事件分析，或在變電站當(dāng)?shù)刈詣?dòng)化功能協(xié)調(diào)之下，完成電網(wǎng)故障后自動(dòng)恢復(fù)。

變電站綜合自動(dòng)化與一般自動(dòng)化區(qū)別在于：自動(dòng)化系統(tǒng)是否作為一個(gè)整體執(zhí)行保護(hù)、檢測和控制功能。

轉(zhuǎn)貼于 　　二、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn)

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)具有功能綜合化、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)微機(jī)化、測量顯示數(shù)字化、操作監(jiān)視屏幕化、運(yùn)行管理智能化等特征。同傳統(tǒng)變電站二次系統(tǒng)不同的是：各個(gè)保護(hù)、測控單元既保持相對獨(dú)立，（如繼電保護(hù)裝置不依賴于通信或其他設(shè)備，可自主、可靠地完成保護(hù)控制功能，迅速切除和隔離故障），又通過計(jì)算機(jī)通信的形式，相互交換信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，協(xié)調(diào)配合工作，減少了電纜和沒備配置，增加了新的功能，提高了變電站整體運(yùn)行控制的安全性和可靠性。

（1）功能綜合化。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是各技術(shù)密集，多種專業(yè)技術(shù)相互交叉、相互配合的系統(tǒng)。它是建立在計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它綜合了變電站內(nèi)除一次設(shè)備和交、直流電源以外的全部二次設(shè)備。微機(jī)監(jiān)控子系統(tǒng)綜合了原來的儀表屏、操作屏、模擬屏和變送器柜、遠(yuǎn)動(dòng)裝置、中央信號系統(tǒng)等功能；微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)代替了電磁式或晶體管式的保護(hù)裝置；微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)相結(jié)合，綜合了故障錄波、故障測距、無功電壓調(diào)節(jié)和中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)等子系統(tǒng)的功能。

（2）分級分布式微機(jī)化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)各子系統(tǒng)和各功能模塊由不同配置的單片機(jī)或微型計(jì)算機(jī)組成，采用分布式結(jié)構(gòu)，通過網(wǎng)絡(luò)、總線將微機(jī)保護(hù)、數(shù)據(jù)采集、控制等各子系統(tǒng)連接起來，構(gòu)成一個(gè)分級分布式的系統(tǒng)。一個(gè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可以有十幾個(gè)甚至幾十個(gè)微處理器同時(shí)并行工作，實(shí)現(xiàn)各種功能。

（3）測量顯示數(shù)字化。用CRT顯示器上的數(shù)字顯示代替了常規(guī)指針式儀表，直觀、明了；而打印機(jī)打印報(bào)表代替了原來的人工抄表，這不僅減輕了值班員的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且提高了測量精度和管理的科學(xué)性。

（4）操作監(jiān)視屏幕化。變電站實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化，使原來常規(guī)龐大的模擬屏被CRT屏 幕上的實(shí)時(shí)主接線畫面取代；常規(guī)在斷路器安裝處或控制屏上進(jìn)行的分、合閘操作，被屏 幕上的鼠標(biāo)操作或鍵盤操作所取代；常規(guī)在保護(hù)屏上的硬連接片被計(jì)算機(jī)屏幕上的軟連接片所取代；常規(guī)的光字牌報(bào)警信號，被屏幕畫面閃爍和文字提示或語言報(bào)警所取代，即通過計(jì)算機(jī)上的CRT顯示器，可以監(jiān)視全變電站的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況和對各開關(guān)設(shè)備進(jìn)行操作控制。

（5）運(yùn)行管理智能化。智能化的含義不僅是能實(shí)現(xiàn)許多自動(dòng)化的功能，例如：電壓、無功自動(dòng)調(diào)節(jié)，不完全接地系統(tǒng)單相接地自動(dòng)選線，自動(dòng)事故判別與事故記錄，事件順序記錄，制表打印，自動(dòng)報(bào)警等，更重要的是能實(shí)現(xiàn)故障分析和故障恢復(fù)操作智能化，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化系統(tǒng)本身的故障自診斷、自閉鎖和自恢復(fù)等功能，這對于提高變電站的運(yùn)行管理水平和安全可靠性是非常重要的，也是常規(guī)的二次系統(tǒng)所無法實(shí)現(xiàn)的。變電站綜合自動(dòng)化的出現(xiàn)為變電站的小型化、智能化、擴(kuò)大設(shè)備的監(jiān)控范圍、提高變電站安全可靠、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了現(xiàn)代化的手段和基礎(chǔ)保證。它的運(yùn)用取代了運(yùn)行工作中的各種人工作業(yè)，從而提高了變電站的運(yùn)行管理水平。

變電站綜合自動(dòng)化是實(shí)現(xiàn)無人值班（或少人值班）的重要手段，不同電壓等級、不同重要性的變電站其實(shí)現(xiàn)無人值班的要求和手段不盡相同。但無人值班的關(guān)鍵是通過采取種種技術(shù)措施，提高變電站整體自動(dòng)化水平，減少事故發(fā)生的機(jī)會(huì)，縮短事故處理和恢復(fù)時(shí)間，使變電站運(yùn)行更加穩(wěn)定、可靠。

變電站綜合自動(dòng)化的優(yōu)點(diǎn)有：

（1）控制和調(diào)節(jié)由計(jì)算機(jī)完成，減少了勞動(dòng)強(qiáng)度，避免了誤操作。

（2）簡化了二次接線，整體布局緊湊，減少了占地面積，降低變電站建設(shè)投資。

（3）通過設(shè)備監(jiān)視和自診斷，延長了設(shè)備檢修周期，提高了運(yùn)行可靠性。

（4）變電站綜合自動(dòng)化以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心，具有發(fā)展、擴(kuò)充的余地。

（5）減少了人的干預(yù)，使人為事故大大減少。

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關(guān)鍵詞：綜合自動(dòng)化；變電站；運(yùn)行維護(hù)；措施

中圖分類號：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）05（c）-0000-00

在電網(wǎng)的運(yùn)行過程中，變電站主要起著分流和變壓的作用，是這個(gè)過程中的主要樞紐。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)化系統(tǒng)在變電站的領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，對電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行的事業(yè)做出了重要的貢獻(xiàn)。因?yàn)?，綜合自動(dòng)化的變電站的系統(tǒng)比較復(fù)雜，涉及到的科學(xué)與專業(yè)的知識比較多，所以，在其運(yùn)行的過程中就不免會(huì)出現(xiàn)一些故障，對系統(tǒng)的運(yùn)行造成一定的影響，耽誤了變電站的正常的工作，因此，要求我們必須做好綜合自動(dòng)化變電站運(yùn)行的維護(hù)工作，提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性。

1綜合自動(dòng)化變電站系統(tǒng)的組成及功能

綜合自動(dòng)化變電站系統(tǒng)是利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信息處理技術(shù)等實(shí)現(xiàn)對變電站二次設(shè)備的功能進(jìn)行重新組合、優(yōu)化設(shè)計(jì)，對變電站全部的設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)督、監(jiān)測、控制和協(xié)調(diào)的一種綜合的自動(dòng)化系統(tǒng)。也就是說，綜合自動(dòng)化的變電站系統(tǒng)替換了變電站的常規(guī)的二次設(shè)備，簡化了變電站二次接線，提高了變電站運(yùn)行的安全性與平穩(wěn)性的同時(shí)，還降低了成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

在綜合自動(dòng)化變電站的系統(tǒng)組成中，是按模塊化設(shè)計(jì)的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，例如：監(jiān)控系統(tǒng)、微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)等裝置都是由若干模塊組成的，其硬件結(jié)構(gòu)相差不多，硬件及軟件模塊化的組合與數(shù)量不同是其唯一的不同點(diǎn)。綜合自動(dòng)化的變電站的系統(tǒng)中，應(yīng)用了先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)代替人力的勞動(dòng)，提高了工作的效益，減輕了工作人員的壓力，節(jié)省了大量的勞動(dòng)力，采用微機(jī)技術(shù)進(jìn)行監(jiān)控，可以時(shí)刻的保證變電站的運(yùn)行的透明化，可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)變電站出現(xiàn)的故障，并及時(shí)地對其進(jìn)行維護(hù)，確保變電站的正常的運(yùn)行，為人們的生活帶來保障。同時(shí)，這種遠(yuǎn)程的監(jiān)控行為變電站的工作帶來了很大的便利[1]。

2綜合自動(dòng)化變電站運(yùn)行維護(hù)過程中存在的問題

綜合自動(dòng)化變電站的運(yùn)行的效率要高于常規(guī)的變電站，而且在監(jiān)控上采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，節(jié)省了變電站的綜合管理的成本。但是由于綜合自動(dòng)化變電站的系統(tǒng)操作比較復(fù)雜，因此，常常會(huì)出現(xiàn)因人為的錯(cuò)誤的操作而導(dǎo)致綜合自動(dòng)化變電站在運(yùn)行中出現(xiàn)故障，影響變電站的正常的工作的運(yùn)行。

綜合自動(dòng)化變電站在運(yùn)行中常常出現(xiàn)的問題是：工作人員對故障錄波器的使用。具體而言，就是在對變電站的日常維護(hù)工作中，對主要線路和主變壓器上的維護(hù)中不夠重視錄波器的使用，使得綜合自動(dòng)化變電站的運(yùn)行存在著安全隱患，導(dǎo)致了變電站出現(xiàn)信號不暢通的現(xiàn)象，這就大大的影響了變電站的正常工作的運(yùn)行。

3綜合自動(dòng)化變電站運(yùn)行維護(hù)的措施

隨著時(shí)代不斷的發(fā)展，我國的科學(xué)技術(shù)也在不斷的進(jìn)步，變電站的運(yùn)行就運(yùn)用了現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)，但是卻仍然存在著許多問題，這就要求我們在不斷的實(shí)踐中尋找到綜合自動(dòng)化變電站的運(yùn)行維護(hù)措施，確保綜合自動(dòng)化變電站的平穩(wěn)與安全運(yùn)行。

3.1正確分析判斷異常問題

綜合自動(dòng)化變電站的系統(tǒng)是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，運(yùn)用了各種各樣高科技在其中，所以，一旦出現(xiàn)故障，我們就必須要在第一時(shí)間內(nèi)對其進(jìn)行診斷和處理，從而使系統(tǒng)在最快的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)正常的工作[2]。而如果對綜合自動(dòng)化變電站的故障的檢測出現(xiàn)誤判，不但不會(huì)將變電站出現(xiàn)的故障解決，反而會(huì)使其出現(xiàn)更多的故障問題，因此，在處理綜合自動(dòng)化變電站的故障時(shí)要做到以下幾點(diǎn)：其一，要有一個(gè)清晰的思路，熟悉變電站的運(yùn)行中常出現(xiàn)故障，運(yùn)用常規(guī)的方法進(jìn)行檢查；其二，縮小故障發(fā)生的范圍，確保準(zhǔn)確的找出故障點(diǎn)；其三，快速的找出故障點(diǎn)并對其進(jìn)行維修。只有做到以上的三點(diǎn)才可以保證綜合自動(dòng)化變點(diǎn)站在出現(xiàn)故障的時(shí)候，我們在第一時(shí)間內(nèi)對其進(jìn)行有效的維護(hù)。

3.2操作人員的技術(shù)水平與業(yè)務(wù)培訓(xùn)

綜合自動(dòng)化變電站的系統(tǒng)的運(yùn)行比較復(fù)雜，所以就要求變電站的維護(hù)工作人員具有較高的職業(yè)技能，一方面，要對綜合自動(dòng)化變電站的系統(tǒng)運(yùn)行的原理有充分的了解，同時(shí)，還要熟練的掌握檢修工藝和崗位規(guī)章制度的內(nèi)容，能看懂簡單的圖紙和加工圖，只有這樣才可以保證在變電站出現(xiàn)故障的第一時(shí)間內(nèi)，使其故障得到良好的處理，保證變電站的正常的運(yùn)行。

另一方面，要求變電站的值班人員在工作的時(shí)候嚴(yán)格遵照該崗位的規(guī)章制度，有效的預(yù)防事故的發(fā)生，當(dāng)警報(bào)領(lǐng)響起之后，值班人員要立即通過電腦上的數(shù)據(jù)顯示，快速找到警報(bào)響的地點(diǎn)，并根據(jù)警報(bào)的響聲判斷出故障的重要程度，不要漏掉任何一個(gè)信號，及時(shí)地尋找出故障原因，迅速的解決故障，確保變電站的正常運(yùn)行，保證用戶的用電的穩(wěn)定與安全[3]。

4結(jié)論

總之，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)等高科技運(yùn)用到了變電站的行業(yè)中，形成了綜合自動(dòng)化系統(tǒng)下的變電站，可以說是對變電站行業(yè)的一次改革，給變電站領(lǐng)域的工作帶來了極大的便利，很大程度上節(jié)約變電站領(lǐng)域的投資成本，但是，因?yàn)榫C合自動(dòng)化變電站的系統(tǒng)的運(yùn)行比較復(fù)雜，所以，不可避免的會(huì)出現(xiàn)故障，這就要求變電站的工作人員做好綜合自動(dòng)化變電站運(yùn)行的維護(hù)工作，掌握處理綜合自動(dòng)化變電站的系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)故障的解決措施，只有這樣，才能保證綜合自動(dòng)化變電站的系統(tǒng)的安全平穩(wěn)的運(yùn)行。

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篇6

關(guān)鍵詞:礦井綜合自動(dòng)化;綜合自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái);皮帶運(yùn)輸系統(tǒng);教學(xué)模擬系統(tǒng)

中圖分類號:TP311文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1009-3044(2010)11-2675-03

Mine Integrated Automation Teaching Simulation System Design

SHANG Shu-yu1,2, LV Heng-zhi1,2

(1.Zhengzhou University of Light Industry, Zhenzhou 450002, China; 2.Pingdingshan Industrial College of Technology, Pingdingshan 467001, China)

Abstract: With the continuous development of the coal mine modern production, the enterprise grows unceasingly to the needs of automation Professionals, also unceasingly improve to the automation professionals' quality requirements,This gives colleges and universities propose the task of bring up electrical automation professionals, in particular, is able to adapt to the coal mine modern production requirements professionals.This article in view of coal mine production automation work process, build a Integrated Automation network platform,design Power monitoring system, industrial television system, belt transportation system, safety monitoring system, construction Mine Integrated Automation Teaching Simulation System, make the student through the actual operation study,can experience each link in the whole process of the coal mine automated production, knows the mine Integrated automation related basic theory,carries on the simulation mine production operation process monitoring and management.

Key words: mine integrated automation; integrated automation network platform; belt transportation system; teaching simulation system

隨著煤礦綜合自動(dòng)化程度的提高,對相關(guān)崗位工作人員的專業(yè)知識和技術(shù)能力提出了更高的要求,因此就需要高校培養(yǎng)出一大批具有良好的職業(yè)道德,具備電氣自動(dòng)化技術(shù)理論知識和工礦企業(yè)生產(chǎn)一線職業(yè)崗位技能,能夠勝任電氣設(shè)備與系統(tǒng)的安裝調(diào)試、運(yùn)行維護(hù)和設(shè)備管理能力的高素質(zhì)技能型專門人才。

為適應(yīng)高職院校礦井自動(dòng)化教學(xué)的需要,開發(fā)高職院校礦井綜合自動(dòng)化模擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng),依托Internet網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),用貼近實(shí)際煤礦生產(chǎn)的信息內(nèi)容來運(yùn)行,從而能夠直觀地用作教學(xué)和學(xué)生實(shí)訓(xùn)。該系統(tǒng)模擬煤礦井下部分自動(dòng)化監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)裝置。以網(wǎng)絡(luò)(工業(yè)以太網(wǎng))平臺(tái)為基礎(chǔ),構(gòu)建井下環(huán)網(wǎng),仿真演示皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)和安全監(jiān)控系統(tǒng)。學(xué)生通過實(shí)際操作學(xué)習(xí),能夠體驗(yàn)礦井自動(dòng)化生產(chǎn)全過程的各個(gè)環(huán)節(jié),掌握礦井綜合自動(dòng)化相關(guān)基本的理論,能夠基本滿足學(xué)生進(jìn)行模擬化的礦井生產(chǎn)運(yùn)行過程的監(jiān)控與管理。

1 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

圍繞實(shí)現(xiàn)礦井綜合自動(dòng)化教學(xué)模擬系統(tǒng)的目標(biāo),結(jié)合礦井生產(chǎn)自動(dòng)化的工作過程,構(gòu)建礦井綜合自動(dòng)化教學(xué)模擬系統(tǒng)模型。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖1所示。

根據(jù)礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行工作過程的分析,為適合礦井綜合自動(dòng)化教學(xué)內(nèi)容,系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)了四個(gè)子系統(tǒng),即電力監(jiān)控系統(tǒng)、工業(yè)電視系統(tǒng)、皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)。

2 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)軟件平臺(tái)

綜合自動(dòng)化系統(tǒng)平臺(tái)將各子系統(tǒng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)運(yùn)用統(tǒng)一的通信協(xié)議格式,多種接口方式,采集、處理、匯總,構(gòu)成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存取模式,對監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采用組態(tài)方法,為礦井生產(chǎn)調(diào)度用戶創(chuàng)建形象、直觀的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)監(jiān)視畫面,實(shí)時(shí)顯示礦井生產(chǎn)工況,同時(shí)支持?jǐn)?shù)據(jù) WEB 方式瀏覽,通過網(wǎng)絡(luò)方便礦生產(chǎn)職能部門隨時(shí)掌握礦井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)和安全狀況。

系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)的功能:信息的綜合功能、WEB 瀏覽功能、權(quán)限管理、實(shí)時(shí)報(bào)警故障記錄、完整的事件記錄、擴(kuò)展功能、系統(tǒng)安全性、故障報(bào)警分析統(tǒng)計(jì)、綜合查詢、歷史曲線、故障報(bào)警分析。

系統(tǒng)的操作是在I/O服務(wù)器、WEB服務(wù)器、操作站主機(jī)上實(shí)現(xiàn)操作的。系統(tǒng)示意圖如圖2所示。

3 綜合自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

綜合自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)是整個(gè)礦井安全和生產(chǎn)自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)的保障,要求有很高的可靠性和冗余特性,因此綜合自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)都采用冗余結(jié)構(gòu),綜合自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的一般有現(xiàn)場總線方式和工業(yè)以太網(wǎng)方式兩種。

工業(yè)現(xiàn)場總線是一種專門用于工業(yè)監(jiān)測與控制的網(wǎng)絡(luò),其實(shí)時(shí)性強(qiáng),安全可靠,傳輸速率和開放性比普通的串行通訊要高。不足之處是不能實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)合一(數(shù)字、音頻、視頻的三網(wǎng)),數(shù)據(jù)傳輸量有限,不適用于大規(guī)模的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。

工業(yè)以太網(wǎng)傳輸平臺(tái)的特點(diǎn)是能很好的滿足上述對傳輸網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的要求,1000M工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)同時(shí)能實(shí)現(xiàn)數(shù)字、音頻、視頻的三網(wǎng)合一,真正實(shí)現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)傳輸。同時(shí)采用高可靠性工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議,可滿足控制網(wǎng)實(shí)時(shí)性的要求。

綜合自動(dòng)化的目標(biāo)是建設(shè)成生產(chǎn)過程高度智能化的自動(dòng)化控制系統(tǒng),因此,對數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蠓浅８?故采用1000M工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)作為構(gòu)建綜合自動(dòng)化的高速網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。

綜合自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)包括井下網(wǎng)絡(luò)和井上網(wǎng)絡(luò)兩部分,通過工業(yè)以太網(wǎng)交換設(shè)備和光纜構(gòu)成一個(gè)井上井下的光纖信息高速通道。地面交換機(jī)通過地面機(jī)房調(diào)度室的核心交換機(jī),連接至集控中心以太網(wǎng)。如圖3所示。

4 礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)開發(fā)的原則和要求

在進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)時(shí)候,為了培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)付未來環(huán)境的變化,在繼承現(xiàn)有礦井自動(dòng)化教學(xué)模擬系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上,應(yīng)盡量采取大而全的原則,并從下面兩點(diǎn)開發(fā)與設(shè)計(jì):1) 體現(xiàn)礦井綜合自動(dòng)化的特性。2) 體現(xiàn)礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能。

礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的主要性能要求:先進(jìn)性、成熟性、可靠性、安全性、實(shí)時(shí)性、易操作性、開放性、可擴(kuò)展性、實(shí)用性。

礦井監(jiān)控系統(tǒng)除了應(yīng)滿足性能要求外,還應(yīng)滿足下列系統(tǒng)通用要求:1) 系統(tǒng)應(yīng)具有模擬量、開關(guān)量和累計(jì)量監(jiān)測功能。2) 系統(tǒng)應(yīng)具有聲光報(bào)警、模擬量和開關(guān)量手動(dòng)與自動(dòng)控制功能。3) 系統(tǒng)應(yīng)具有備用電源。當(dāng)電網(wǎng)停電后,系統(tǒng)應(yīng)能對主要監(jiān)控量繼續(xù)監(jiān)控、繼續(xù)監(jiān)控時(shí)間應(yīng)不小于2小時(shí)。4) 系統(tǒng)應(yīng)具有自檢功能。當(dāng)系統(tǒng)中傳感器、分站、主站、傳輸電纜等設(shè)備發(fā)生故障時(shí),報(bào)警并記錄故障時(shí)間,故障設(shè)備,以供查詢及打印。5) 系統(tǒng)主機(jī)應(yīng)雙機(jī)備份,并具有手動(dòng)切換功能(自動(dòng)切換功能可選)。當(dāng)工作主機(jī)發(fā)生故障時(shí),備份主機(jī)投入工作,保證系統(tǒng)的正常工作。6) 系統(tǒng)應(yīng)具有實(shí)時(shí)存盤功能。

5 電力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

電力監(jiān)控系統(tǒng)包括井下電力監(jiān)控系統(tǒng)和地面電力監(jiān)控系統(tǒng)兩部分。

井下電力監(jiān)控系統(tǒng)通過隔爆開關(guān)和磁力啟動(dòng)器配置的綜合保護(hù)器,把所有的電力參數(shù)和狀態(tài)信息通過串口服務(wù)器轉(zhuǎn)換成RJ45信號,經(jīng)由西門子交換機(jī)傳輸?shù)郊刂行?實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程電力監(jiān)控。

地面電力監(jiān)控系統(tǒng)主要通過一個(gè)電量采集模塊將開關(guān)柜的參數(shù)信息同用串口服務(wù)器轉(zhuǎn)換成RJ45信號,經(jīng)由西門子交換機(jī)傳輸?shù)郊刂行?實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程電力監(jiān)測。

6 工業(yè)電視系統(tǒng)設(shè)計(jì)

工業(yè)電視系統(tǒng)要求將井下各個(gè)監(jiān)測點(diǎn),如井下各部膠帶機(jī)頭、機(jī)尾、轉(zhuǎn)載點(diǎn)、行人車場、無人職守變電所、地面工業(yè)區(qū)的要害部位、生產(chǎn)場地等進(jìn)行圖像監(jiān)視,再通過傳輸線,進(jìn)入視頻服務(wù)器進(jìn)行圖像處理與錄像,在調(diào)度臺(tái)顯示各個(gè)被監(jiān)測點(diǎn)的實(shí)時(shí)情況,同時(shí)通過圖形控制器,在調(diào)度臺(tái)的拼接大屏幕上顯示各個(gè)重要的監(jiān)測點(diǎn)或計(jì)算機(jī)圖像,從而進(jìn)行有針對性的顯示與控制,為生產(chǎn)調(diào)度指揮提供方便。

系統(tǒng)通過兩臺(tái)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)對1#皮帶機(jī)和2#皮帶機(jī)進(jìn)行監(jiān)控,然后分別在2個(gè)監(jiān)視器和監(jiān)控室液晶大屏幕上顯示。

7 皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)

皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)系統(tǒng)主要模擬礦井煤礦運(yùn)輸現(xiàn)場:通過上位機(jī)來控制兩天皮帶機(jī)(1#皮帶,2#皮帶),2個(gè)給煤機(jī)(1#給煤機(jī),2#給煤機(jī))的演示運(yùn)行。系統(tǒng)裝置示意圖如圖4所示。

皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的功能主要有:皮帶運(yùn)行情況和數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示,皮帶開停的控制,各種保護(hù)的控制,各種異常情況的報(bào)警 (圖形顯示、語音),數(shù)據(jù)的歷史和實(shí)時(shí)顯示,皮帶、給煤機(jī)每日開停時(shí)刻的查詢、顯示等。

皮帶保護(hù)和檢測主要有1) 堆煤保護(hù),2) 低速打滑保護(hù),3) 跑偏保護(hù),4) 煙霧保護(hù),5) 超溫灑水保護(hù),6) 煤位連續(xù)測量,7) 電流、電壓和功率檢測。

皮帶運(yùn)輸控制裝置的核心采用德國SIEMENS公司生產(chǎn)的S7―300可編程控制器,適用于各行各業(yè)各種場所的監(jiān)測及自動(dòng)化控制。控制裝置具有輸入/輸出點(diǎn)數(shù)擴(kuò)展,根據(jù)現(xiàn)場不同的控制對象及控制要求,選用不同的模塊進(jìn)行組合,從而完成對被控設(shè)備的邏輯控制,自動(dòng)調(diào)節(jié)控制,加/減計(jì)數(shù),脈沖輸出,脈寬調(diào)制輸出等功能,實(shí)現(xiàn)不同的控制要求。在獨(dú)立運(yùn)行時(shí),完成單機(jī)自動(dòng)化控制,或組網(wǎng)運(yùn)行,構(gòu)成系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主/從站的監(jiān)控,完成復(fù)雜的控制功能。因它有很強(qiáng)的可靠性、強(qiáng)大的通訊能力和適時(shí)特性,所以具有極高的性能/價(jià)格比。通過該裝置可以實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)的就地控制和遠(yuǎn)程控制兩種控制方式。采用就地控制方式時(shí),通過就地開?？刂破鞯闹噶钶斎?自動(dòng)啟動(dòng)或停止各臺(tái)電機(jī)。采用遠(yuǎn)程自動(dòng)控制方式時(shí)通過傳輸線路接收控制中心的控制指令,自動(dòng)啟動(dòng)或停止各臺(tái)電機(jī)。

皮帶運(yùn)輸機(jī)組態(tài)控制界面設(shè)計(jì)采用MCGS全中文工業(yè)自動(dòng)化控制組態(tài)軟件(以下簡稱MCGS工控組態(tài)軟件或MCGS)。

MCGS工控組態(tài)軟件是一套32位工控組態(tài)軟件,可穩(wěn)定運(yùn)行于Windows95/98/NT/2000/Me操作系統(tǒng),集動(dòng)畫顯示、流程控制、數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制與輸出、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸、雙機(jī)熱備、工程報(bào)表、歷史數(shù)據(jù)與曲線等諸多強(qiáng)大功能于一身,并支持國內(nèi)外眾多數(shù)據(jù)采集與輸出設(shè)備,廣泛應(yīng)用于石油、電力、化工、鋼鐵、礦山、冶金、機(jī)械、紡織、航天、建筑、材料、制冷、交通、通訊、食品、制造與加工業(yè)、水處理、環(huán)保、智能樓宇、實(shí)驗(yàn)室等多種工程領(lǐng)域。

MCGS組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和運(yùn)行策略五部分構(gòu)成,每一部分分別進(jìn)行組態(tài)操作,完成不同的工作,具有不同的特性。

皮帶控制系統(tǒng)工況圖畫面如圖5所示,工況圖畫面主要由1#皮帶機(jī),2#皮帶機(jī),1#給煤機(jī),2#給煤機(jī),1#煤倉,2#煤倉,3#煤倉,攝像頭1,攝像頭2,各個(gè)傳感器組成。

8 安全監(jiān)控系統(tǒng)

安全監(jiān)控系統(tǒng)的主要用途是為能滿足大、中、小型煤礦在安全、生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控、生產(chǎn)指揮調(diào)度和綜合信息管理等各方面的要求,提供先進(jìn)、可靠的技術(shù)和設(shè)備。該系統(tǒng)主要由井上地面中心站及配套產(chǎn)品和井下工作站及配套產(chǎn)品兩大部分組成,井上地面設(shè)備安裝在地面安全場所;井下設(shè)備為爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備,安裝在煤礦井下具有煤塵、瓦斯的爆炸性氣體環(huán)境中,如圖6所示。

安全監(jiān)控系統(tǒng)主要用來監(jiān)測甲烷濃度、一氧化碳濃度、二氧化碳濃度、氧氣濃度、風(fēng)速、負(fù)壓、濕度、溫度等,并實(shí)現(xiàn)甲烷超限聲光報(bào)警、斷電和甲烷風(fēng)電閉鎖控制等。

9 結(jié)束語

通過對礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)成的分析,提出礦井綜合自動(dòng)化教學(xué)模擬系統(tǒng)的開發(fā)原則和要求,在系統(tǒng)分析基礎(chǔ)上,構(gòu)建礦井綜合自動(dòng)化教學(xué)模擬系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)以及子系統(tǒng)功能模塊,實(shí)現(xiàn)礦井綜合自動(dòng)化在教學(xué)中用于模擬實(shí)訓(xùn)的要求,以生產(chǎn)過程為實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目,突出實(shí)訓(xùn)主題,為學(xué)生提供一個(gè)交互、實(shí)用的礦井綜合自動(dòng)化模擬實(shí)踐環(huán)境,增強(qiáng)參與實(shí)踐角色之間的互動(dòng)性,使礦井綜合自動(dòng)化教學(xué)模擬系統(tǒng)更接近礦井綜合自動(dòng)化的實(shí)際工作過程,使使用者模擬礦井生產(chǎn)流程,通過實(shí)訓(xùn)設(shè)備自主完成生產(chǎn)監(jiān)控操作,全面體驗(yàn)井下生產(chǎn)和井上監(jiān)控的過程,并且可以解決學(xué)生到煤礦井下實(shí)習(xí),安全不能有效保障的問題,可以完成電氣自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生礦井綜合自動(dòng)化各個(gè)組成系統(tǒng)的訓(xùn)練,并且能夠進(jìn)行綜合實(shí)訓(xùn),頂崗實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)實(shí)訓(xùn)與工作崗位零距離對接,為學(xué)生就業(yè)打下良好的基礎(chǔ)。

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篇7

關(guān)鍵詞：煤礦 綜合自動(dòng)化 技術(shù)

1、引言

煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，在國外始于70年代中期，最具代表性的系統(tǒng)是英國的MINOS系統(tǒng)。最初它被應(yīng)用于膠帶運(yùn)輸線的集中控制，進(jìn)一步發(fā)展到井下環(huán)境監(jiān)測。我國的煤礦監(jiān)控系統(tǒng)是在1973年開始立項(xiàng)研究。上世紀(jì)80年代初，煤炭部決定引進(jìn)國外的煤礦監(jiān)控系統(tǒng)。并成立了煤炭部監(jiān)控技術(shù)專家引進(jìn)設(shè)備工作組，負(fù)責(zé)收集分析國外技術(shù)資料并向煤炭部領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)，與國外廠商進(jìn)行技術(shù)談判、考察并寫出技術(shù)總結(jié)報(bào)告，參加引進(jìn)系統(tǒng)的貿(mào)易談判。這是我國改革開放后的首次煤礦監(jiān)控引進(jìn)工作，分別從英國、德國、美國引進(jìn)三種共五套煤礦監(jiān)控系統(tǒng)。這次引進(jìn)國外煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的工作，不僅僅是用國外先進(jìn)設(shè)備裝備了我國部分重點(diǎn)礦井，更重要的是開闊了我們的眼界，有力地推動(dòng)了我國煤礦監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展。在開始引進(jìn)先進(jìn)裝備的同時(shí)，煤炭部啟動(dòng)了自主開發(fā)煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的項(xiàng)目。進(jìn)入上世紀(jì)90年代后期，研發(fā)出KJ12A型煤礦監(jiān)控，在PC機(jī)的DOS系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)控制。同時(shí)，隨著煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的不斷推廣應(yīng)用，迫切需要統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。1987年煤炭部委托常州自動(dòng)化研究所，負(fù)責(zé)起草并于1990年正式了《煤礦監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)規(guī)范》，該規(guī)范統(tǒng)一了煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的信號制式、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、基本功能要求和性能考核項(xiàng)目，是我國煤礦監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展進(jìn)程中具有里程碑意義的技術(shù)文件。進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)都取得了長足的進(jìn)步，在關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)取得了令世人矚目的好成績。煤礦產(chǎn)業(yè)是我國能源產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，將當(dāng)下最先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)用到煤礦工業(yè)具有重大的現(xiàn)實(shí)意義，也是當(dāng)前我國煤礦工業(yè)迅速發(fā)展的必然要求。另外一方面，隨著我國計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，我國煤炭產(chǎn)業(yè)中自動(dòng)化設(shè)備越來越多，當(dāng)下最先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)也被不斷應(yīng)用到煤礦產(chǎn)業(yè)中。本文中，將結(jié)合實(shí)際，就我國煤礦綜合自動(dòng)化發(fā)展現(xiàn)狀這一重要議題展開討論，重點(diǎn)分析煤礦綜合自動(dòng)化進(jìn)程。

2、煤礦綜合自動(dòng)化應(yīng)用實(shí)踐

（1）國外率先研制出分布式微處理機(jī)為基礎(chǔ)的煤礦綜合監(jiān)控系統(tǒng)，其中最有代表性的產(chǎn)品是美國MSA公司的DSA～30系統(tǒng)。國內(nèi)最早實(shí)施煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是基于Con2trolNet工業(yè)總線的平臺(tái)，神華集團(tuán)大柳塔沒礦和兗礦集團(tuán)三號井分別是平硐和井工開采的例子。系統(tǒng)能較好地實(shí)現(xiàn)各種監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的接入，但由于速率和傳輸機(jī)制的原因，不能實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)合一。我國從70年代開始引進(jìn)安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，同時(shí)也引進(jìn)了其制造技術(shù)，經(jīng)過幾十年的發(fā)展目前已有幾十個(gè)單位生產(chǎn)煤礦監(jiān)控系統(tǒng)。其中絕大多數(shù)采用多級分布式系統(tǒng)，就其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與計(jì)算機(jī)管理方面而言已達(dá)到了80年代中期世界先進(jìn)水平。目前，全國絕大多數(shù)煤礦裝備了監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。此外瓦斯遙測、斷電儀、風(fēng)電閉鎖裝置及瓦斯報(bào)警礦燈得到迅速推廣，安全監(jiān)控得到了很好的普及。進(jìn)入21世紀(jì)初，以神東公司大柳塔為代表的礦井綜合子自動(dòng)化裝備開始投入運(yùn)營。礦井分別于2000年11月，2001年6月完成大柳塔井和活雞兔井綜合自動(dòng)化改造，通過采用網(wǎng)絡(luò)化的現(xiàn)場工業(yè)總線，在全礦建立起工業(yè)控制系統(tǒng)和和管理信息系統(tǒng)，將高科技、信息技術(shù)首次引入煤炭生產(chǎn)系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)收據(jù)采集離散化、設(shè)備控制分布式智能化、生產(chǎn)管理信息化、辦公管理自動(dòng)化。具體的說，通過自動(dòng)化改造，大柳塔煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)當(dāng)中的主運(yùn)輸、供水、排水、通風(fēng)、供電均實(shí)現(xiàn)無人值守，生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及各系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、工況參數(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化傳送，在調(diào)度集控室以及礦領(lǐng)導(dǎo)和部門的計(jì)算機(jī)上可以直觀的了解到所有數(shù)據(jù)。調(diào)度集控室只有一名操作員便可對全礦進(jìn)行生產(chǎn)協(xié)調(diào)指揮，對供電、主運(yùn)輸?shù)认到y(tǒng)進(jìn)行操作控制。隨著礦井綜合自動(dòng)化裝備在特大型礦井投入運(yùn)營使用，2004年，以龍口礦業(yè)集團(tuán)北皂礦為代表的基于防爆工業(yè)以太網(wǎng)的煤礦綜合自動(dòng)化與信息化系統(tǒng)開始在煤礦應(yīng)用。龍口礦業(yè)700萬元建立煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，該系統(tǒng)在國內(nèi)煤礦井下首次采用了環(huán)形的光纖工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，故障后系統(tǒng)能自動(dòng)復(fù)位，恢復(fù)時(shí)間小于300ms，而以前采用的非環(huán)形工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)或現(xiàn)場總線技術(shù)，系統(tǒng)故障后需人工維修，回復(fù)時(shí)間一般在半小時(shí)以上，因此，該系統(tǒng)可靠性提高了100倍以上；首次在國內(nèi)煤礦井下應(yīng)用防爆工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)+現(xiàn)場總線的集成模式，可擴(kuò)展性及靈活性強(qiáng)；首次在國內(nèi)防爆工業(yè)以太網(wǎng)中采用了QOS傳輸機(jī)制，確保了重要等級數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)通信和寬帶保證。這些新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備在煤炭行業(yè)的應(yīng)用，帶來煤礦全新管理模式，為煤炭工業(yè)跨越式發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（2）礦山固定設(shè)備時(shí)較好實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化的礦山大型固定設(shè)備，國外從60年代起開始發(fā)展SCR-D直流提升機(jī)。瑞典、德國等先進(jìn)國家90%上的提升機(jī)采用SCR-D系統(tǒng)。80年代以來，交-交變頻同步拖動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)得到迅速發(fā)展。專家認(rèn)為他是提升機(jī)拖動(dòng)的方向。先進(jìn)采煤國提升機(jī)電控系統(tǒng)已普遍采用（PLC），有PLC實(shí)現(xiàn)工藝控制、安全回路、監(jiān)視回路、行程控制、剎車控制和井筒信號系統(tǒng)等等，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字控制，并已形成標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品在提升機(jī)安全保護(hù)方面已實(shí)現(xiàn)微機(jī)控制的保護(hù)系統(tǒng)，所有安全部件都采用雙線線路，安全監(jiān)視回路采用冗余技術(shù)，確保提升機(jī)的安全運(yùn)行全數(shù)字化控制調(diào)節(jié)和監(jiān)視系統(tǒng)的提升機(jī)已成為發(fā)展的必然趨勢。風(fēng)機(jī)、水泵、壓風(fēng)機(jī)的自動(dòng)控制在我國起步較晚，但進(jìn)入21世紀(jì)，隨著科學(xué)技術(shù)的巨大發(fā)展，煤炭工業(yè)出現(xiàn)前所未有的發(fā)展?jié)摿ΓV山大型固定設(shè)備綜合自動(dòng)化開始嘗試推廣與應(yīng)用；特別井下供電系統(tǒng)及主排水泵自動(dòng)化在國有大型煤炭企業(yè)得到較好地實(shí)施與運(yùn)用，也印證了礦井綜合自動(dòng)化成為今后一個(gè)發(fā)展的方向。

（3）機(jī)電一體化目前世界發(fā)達(dá)國家已綜合利用先進(jìn)的機(jī)電一體化技術(shù)使產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品更新?lián)Q代，在性能和功能方面達(dá)到質(zhì)的飛躍，對提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)，社會(huì)效益產(chǎn)生巨大影響。在這方面的典型產(chǎn)品有：高產(chǎn)高效自動(dòng)化綜合采煤設(shè)備、內(nèi)裝式交―交變頻同步絞車、煤礦機(jī)器人等等。煤礦機(jī)電一體化的發(fā)展戰(zhàn)略應(yīng)貫徹科技先導(dǎo)、優(yōu)化組合、以用重點(diǎn)的方針、以檢測傳感技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、系統(tǒng)總體技術(shù)為先導(dǎo)，進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化和組織優(yōu)化，當(dāng)前應(yīng)抓好煤礦急需解決的安全及提高產(chǎn)量為出發(fā)點(diǎn)和歸宿；例如抓好綜采設(shè)備、礦井提升機(jī)、礦用機(jī)器人等機(jī)電一體化產(chǎn)品的研究和開發(fā)。

3、結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，煤炭工業(yè)的快速發(fā)展，建設(shè)現(xiàn)代化礦區(qū)，構(gòu)建數(shù)字化礦山，已成為煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在煤礦應(yīng)用又一制高點(diǎn)。構(gòu)建數(shù)字礦山需要在企業(yè)高速網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下建立一套集礦井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（空間、屬性）實(shí)時(shí)有效采集、準(zhǔn)確傳輸、存儲(chǔ)管理、科學(xué)分析、可視化表現(xiàn)、自動(dòng)化控制、智能化預(yù)警和信息反饋的礦井綜合自動(dòng)化安全生產(chǎn)系統(tǒng)。需要建立以礦山監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以礦用對象庫為核心的統(tǒng)一的數(shù)字礦山基礎(chǔ)信息平臺(tái)，構(gòu)建煤礦按生產(chǎn)系統(tǒng)劃分主題的具有完整內(nèi)涵的煤礦數(shù)據(jù)倉庫。

我國的煤礦綜合自動(dòng)化和信息化建設(shè)起步雖然較晚，但近幾年來，得到了國家行業(yè)主管部門、相關(guān)高校院所和煤炭企業(yè)的高度重視，在研究和應(yīng)用方面取得了一定成效，與世界先進(jìn)采煤國家的差距正在縮小。但總體上來看，目前在礦井綜合自動(dòng)化建設(shè)方面，任然存在以下問題：（1）缺乏成熟、規(guī)范化礦井綜合自動(dòng)化及信息化建設(shè)實(shí)施理論、模式及標(biāo)準(zhǔn)，缺乏科學(xué)、規(guī)范的指導(dǎo)意見，存在著統(tǒng)籌規(guī)劃不到位、程序不夠規(guī)范、重復(fù)投資等問題；（2）國產(chǎn)的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)和國外先進(jìn)技術(shù)相比，最大的差距在于缺少故障診斷功能和技術(shù)，綜合預(yù)警功能弱；（3）現(xiàn)有的煤礦井下信息傳輸基本以有線為主，存在監(jiān)控盲區(qū)，無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用還存在一些問題，不能實(shí)現(xiàn)礦井全覆蓋監(jiān)控；為全面推動(dòng)、指導(dǎo)和規(guī)范煤礦礦井綜合自動(dòng)化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)科學(xué)定位，合理確定需求，建設(shè)規(guī)范有序，確保礦井綜合自動(dòng)化建設(shè)質(zhì)量和水平，制定煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)指導(dǎo)意見，建設(shè)煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)示范工程，對于煤礦綜合自動(dòng)化、信息化的發(fā)展具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

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篇8

關(guān)鍵詞：火電廠；綜合自動(dòng)化；DCS散控制系統(tǒng)

1火電自動(dòng)化存在的問題

（1）我國大型火力發(fā)電機(jī)組的計(jì)算機(jī)控制規(guī)模隨著不同時(shí)期、不同條件下興建的機(jī)組有較大差異。

（2）火電廠當(dāng)前處于運(yùn)行中的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)大多停留在代替常規(guī)儀表的水平上.調(diào)節(jié)回路、連鎖保護(hù)等的設(shè)計(jì)和實(shí)施大都按傳統(tǒng)的觀念進(jìn)行.控剖規(guī)律仍然以常規(guī)的PlD控制算法為主，而對于大型火力發(fā)電機(jī)組這種具有非線性、時(shí)變性、大滯后、多變量耦合，不可預(yù)測大擾動(dòng)等特點(diǎn)的復(fù)雜控制對象和生產(chǎn)過程，采用必要的先進(jìn)控制策略和方法甚少。

（3）許多電廠的自動(dòng)化系統(tǒng)仍以單元機(jī)組為單位，構(gòu)成自成體系的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。在電廠中形成了若干相對獨(dú)立、封閉的自動(dòng)化“孤島”，而這些“孤島”又隨自動(dòng)化設(shè)備的選型與配置不同，在結(jié)構(gòu)、功能、特點(diǎn)、技術(shù)手段、技術(shù)性能、規(guī)范等方面都有所不同，存在著互連和互操作的同題.嚴(yán)重阻礙了電廠機(jī)組及其自動(dòng)化系統(tǒng)的綜合、統(tǒng)一和協(xié)調(diào)。

（4）絕大多數(shù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在電廠中尚處于生產(chǎn)過程控制和操作管理層次的應(yīng)用.多臺(tái)機(jī)組以至于全廠的生產(chǎn)、管理、決策綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在國內(nèi)實(shí)為少見.即落后于信息社會(huì)發(fā)展的管理手段和方法普遍存在，制約了企業(yè)運(yùn)作效率的提高和全廠總體優(yōu)化生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)，影響了電廠經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的進(jìn)一步提高。

（5）國內(nèi)現(xiàn)有的大多敷自動(dòng)化系統(tǒng)，其功能還不夠全面，尚不具備現(xiàn)代化生產(chǎn)所需的生產(chǎn)設(shè)備故障診斷、壽命分析、能源綜合管理、全面技術(shù)監(jiān)督、生產(chǎn)計(jì)劃和讕度、運(yùn)行優(yōu)化、專家決策，火電廠在電網(wǎng)中和承擔(dān)的自動(dòng)計(jì)費(fèi)、自動(dòng)發(fā)電控制、自動(dòng)電壓無功控制等功能，可以說，火電廠的自動(dòng)化還比較單一，它的自動(dòng)化系統(tǒng)所承擔(dān)的任務(wù)還十分有限。

（6）針對當(dāng)前火電廠自動(dòng)化自動(dòng)化綜合程度和管理手段與生產(chǎn)發(fā)展不能適應(yīng)的局面，充分運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)方法和先進(jìn)技術(shù)，研究開發(fā)功能強(qiáng)、可靠性高、開放性好，適合我國國情的全電廠綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)具備的基本功能

火電廠綜臺(tái)自動(dòng)化系統(tǒng)的目標(biāo)是充分發(fā)揮火電機(jī)組運(yùn)行潛力，降低生產(chǎn)成本，保證生產(chǎn)過程的安全性與經(jīng)濟(jì)性.并提高整個(gè)企業(yè)的工作效率、管理決策水平改善工作手段和工作環(huán)境，為火電廠創(chuàng)造直接的經(jīng)濟(jì)效益和明顯的社會(huì)效益。因此火電廠綜臺(tái)自動(dòng)化系統(tǒng)用包括以下功能：

（1）系統(tǒng)自動(dòng)化向用戶提供豐富實(shí)用的服務(wù)信息.也可向上級網(wǎng)絡(luò)及有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和部門提供實(shí)時(shí)信息。

（2）控制功能：根據(jù)火電機(jī)組的特性，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)、生產(chǎn)過程的智能控制和優(yōu)化控制等功能。

（3）生產(chǎn)管理功能：能共享實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)的大量信息，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃、調(diào)度、運(yùn)行、評估等信息的管理。

（4）能源管理功能實(shí)現(xiàn)燃料的消耗儲(chǔ)備、品質(zhì)管理.以及廠用電優(yōu)化，能提供收集有蓋能源項(xiàng)目的管理，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的節(jié)能降耗。

（5）設(shè)備管理功能：對設(shè)薔的運(yùn)行狀態(tài)、缺陷、故障、市場價(jià)格、備件更換等進(jìn)行會(huì)面的管理.保證企業(yè)安全生產(chǎn)，有利于生產(chǎn)的穩(wěn)定發(fā)展。

（6）綜合管理和決策功能：實(shí)現(xiàn)各管理功能的綜合.分析管理中的技術(shù)數(shù)據(jù)全面地掌握電廠各環(huán)節(jié)、各部門的運(yùn)轉(zhuǎn)現(xiàn)狀.統(tǒng)籌組織和安排生產(chǎn).對生產(chǎn)作出合理、優(yōu)化的決策。

（7）其它功能：實(shí)現(xiàn)企業(yè)財(cái)務(wù)管理、科技管理、資產(chǎn)管理、后勤管理等的計(jì)算機(jī)系統(tǒng).并通過開放的網(wǎng)絡(luò)將這些數(shù)據(jù)連入綜臺(tái)自動(dòng)化系統(tǒng)。

3火電廠Dcs的應(yīng)用

現(xiàn)代大型火力發(fā)電機(jī)組均采用DCS散控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)組的自動(dòng)檢測、保護(hù)、控制、調(diào)節(jié)等功能.以保證機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。我國火力發(fā)電廠應(yīng)用Dcs從1985年開始提上議事日程，到目前，采用DCS并投入使用的電廠非常普遍，采用的Dcs品種有十幾種。

發(fā)電廠綜合自動(dòng)化系統(tǒng)按分層（級）分布式多CPU的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，每一層完成不同的功能，每一層由不同的設(shè)備或不同的子系統(tǒng)組成。 整個(gè)系統(tǒng)的二次設(shè)備可分為二層，即站控層、單元層（現(xiàn)場保護(hù)測控層）?，F(xiàn)場保護(hù)測控層主要包括：各發(fā)電機(jī)組子系統(tǒng)和公共端子系統(tǒng)。由于發(fā)電廠里各個(gè)保護(hù)裝置設(shè)備新舊交錯(cuò)，自動(dòng)化程度高低不同，有些保護(hù)裝置不具備CAN接口，而只具有RS485、RS232 接口。這時(shí)就必須在各監(jiān)控保護(hù)單元中設(shè)置CAN/RS485轉(zhuǎn)換卡和CAN/RS232轉(zhuǎn)換卡。

Dcs在火電廠的早期應(yīng)用，由于受結(jié)構(gòu)，功能、技術(shù)條件、性能、價(jià)格以及應(yīng)用環(huán)境等各方面因素的影響和制約，僅僅應(yīng)用于火力發(fā)電機(jī)組的主要生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制和機(jī)組運(yùn)行、操作管理等方面。很多DCS仍以機(jī)組為單位，構(gòu)成自成體系的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，形成了若干相對獨(dú)立，信息封閉的自動(dòng)化“孤島”，各Dcs又因?yàn)樯a(chǎn)廠家的不同而在硬件、軟件方面存在著極大的差異。Dcs的功能相對來講，還比較單一，其構(gòu)成的自動(dòng)化系統(tǒng)所承擔(dān)的任務(wù)還十分有限。

隨著國隸對電力體制改革的深入，網(wǎng)廠分開，火力發(fā)電廠轉(zhuǎn)變成純粹的能源商品（電力）的生產(chǎn)者?；痣姀S面對激烈的市場競爭和來自環(huán)境保護(hù)方面的壓力，以及大電網(wǎng)現(xiàn)代化調(diào)度運(yùn)行的要求和保障生產(chǎn)體系安全，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的客觀需求，迫切需要對生產(chǎn)過程的物資流、管理過程的信息流、決策過程的決策流進(jìn)行全面有效的控制和協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)集過程控制、信息管理、生產(chǎn)決策為一體的綜合自動(dòng)化，以達(dá)到降低能耗、節(jié)約單位成本、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。為了保護(hù)投資和節(jié)約成本，在傳統(tǒng)的Dcs的基礎(chǔ)上進(jìn)行硬件和軟件的擴(kuò)充、更換或改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)火電廠的綜合自動(dòng)化.是一條相對簡單而有效的途徑。近年來，IT技術(shù)的高速發(fā)展推動(dòng)了相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，同樣也促進(jìn)了Dcs的完善。

未來Dcs的發(fā)展將集中在以下幾個(gè)方面。

a）增強(qiáng)Dcs平臺(tái)軟件和應(yīng)用軟件的通用性，使得^機(jī)界面更加友好，方便運(yùn)行人員和工程師對系統(tǒng)的操作維護(hù)，改善軟件可操作性，易于對運(yùn)行人員進(jìn)行培訓(xùn)。

b）Dcs的通信網(wǎng)絡(luò)趨于完全開放，支持標(biāo)準(zhǔn)通用的阿培協(xié)議，信息傳遞將更方便、快捷，信息更容易獲取，并運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)主、輔機(jī)等重要設(shè)備的遠(yuǎn)程在線維護(hù)和故障診斷。

c）通過“控制再分散”技術(shù)，進(jìn)一步降低Dcs的集成度和危險(xiǎn)度，提高控制系統(tǒng)整體的安全性和穩(wěn)定性。

d）增強(qiáng)各控制模板的兼容性，開放接口協(xié)議，提高模板的互換性和芯片、板件通用性。

e）與MIS（管理信息系統(tǒng)）、ERP（企業(yè)資源計(jì)劃）、Fieldbus（現(xiàn)場總線）等比較成熟的系統(tǒng)

結(jié)臺(tái)，開放數(shù)據(jù)格式，共享各自的信息。

篇9

【關(guān)鍵詞】煤礦；監(jiān)控系統(tǒng)；數(shù)字化礦山；綜合自動(dòng)化

1.黃玉川煤礦綜合自動(dòng)化的總體目標(biāo)和設(shè)計(jì)原則

在保證安全的前提下，煤礦綜合自動(dòng)化建設(shè)的目標(biāo)確定如下：

①綜合自動(dòng)化系統(tǒng)由地面生產(chǎn)指揮中心、信息管理中心、井上工業(yè)以太網(wǎng)、井下以太網(wǎng)和設(shè)備控制層組成。綜合自動(dòng)化控制網(wǎng)按區(qū)域、節(jié)點(diǎn)數(shù)量、規(guī)模劃分為3個(gè)子環(huán)網(wǎng)，即井下子環(huán)網(wǎng)、地面子環(huán)網(wǎng)。采用1000M的工業(yè)環(huán)網(wǎng)的架構(gòu)。三個(gè)子環(huán)網(wǎng)通過地面調(diào)度指揮中心的中心交換機(jī)進(jìn)行匯聚，并通過中心交換機(jī)實(shí)現(xiàn)不同的環(huán)間的數(shù)據(jù)通信。中心交換機(jī)選用兩臺(tái)模塊化、多端口、高性能的中心交換機(jī)與井上、井下子環(huán)網(wǎng)連接，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)冗余。

②在實(shí)現(xiàn)對礦井生產(chǎn)設(shè)備的集中監(jiān)控的同時(shí)，建設(shè)一套包括：井下無線通信、礦井人員管理系統(tǒng)、礦井安全生產(chǎn)綜合管理三維可視化信息系統(tǒng)、礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、工業(yè)電視及大屏幕信息顯示系統(tǒng)和企業(yè)經(jīng)營管理系統(tǒng)在內(nèi)的煤礦生產(chǎn)、安全、經(jīng)營綜合自動(dòng)化辦公平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)礦井的生產(chǎn)信息、管理信息的集成化管理，構(gòu)成“數(shù)字化”礦山的基本框架。使整個(gè)系統(tǒng)配置合理，信息共享，提高指揮效率和生產(chǎn)率。

③在實(shí)現(xiàn)設(shè)備層、控制層全面自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，提高信息層的技術(shù)含量。通過引用、開發(fā)及實(shí)施具有現(xiàn)代生產(chǎn)管理思想的軟件系統(tǒng)，使綜合自動(dòng)化系統(tǒng)能發(fā)揮更大的整體效益。

2.綜合自動(dòng)化系統(tǒng)主要內(nèi)容

煤礦綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)為實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有完善的生產(chǎn)監(jiān)控管理能力。它主要由以下系統(tǒng)組成：

⑴生產(chǎn)指揮中心：配置最先進(jìn)的大屏幕拼接顯示系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)調(diào)度和安全監(jiān)測的集中管理。

⑵井上電力監(jiān)控系統(tǒng)：地面變電所采用微機(jī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、具有快速、完善、可靠的自動(dòng)保護(hù)。在控制室內(nèi)實(shí)現(xiàn)對地面變電所的“三遙”(遙測，遙信，遙控)控制。在生產(chǎn)指揮中心可對全礦地面變電所進(jìn)行檢測及遙控分合閘，實(shí)現(xiàn)無人值守。

⑶井下電力監(jiān)控系統(tǒng)：具有快速、完善、可靠的自動(dòng)保護(hù)。在控制室內(nèi)實(shí)現(xiàn)對井下變電所的"三遙"控制。在生產(chǎn)指揮中心可對全礦井下變電所進(jìn)行檢測及遙控分合閘，斷線自動(dòng)檢測與工作站智能綜合選漏，實(shí)現(xiàn)無人值守。

⑷主運(yùn)輸及井下帶式輸送機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)：輸送機(jī)的控制系統(tǒng)通過PLC聯(lián)入控制網(wǎng)，在設(shè)備閉鎖狀態(tài)下，所有的運(yùn)輸設(shè)備開、停及配倉、倒倉等操作均在指揮中心進(jìn)行，不再設(shè)現(xiàn)場固定崗位。系統(tǒng)內(nèi)各膠帶機(jī)正常運(yùn)行工況的監(jiān)視、異常工況的報(bào)警和緊急事故處理、運(yùn)煤量、耗電量的計(jì)量與記錄等。

⑸主通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)：主通風(fēng)機(jī)可實(shí)現(xiàn)授權(quán)遙控、現(xiàn)場集中、就地手動(dòng)三種控制方式，能自動(dòng)切換風(fēng)機(jī)，自動(dòng)反風(fēng)，實(shí)現(xiàn)少人值守。在控制室內(nèi)實(shí)現(xiàn)對主扇風(fēng)機(jī)和輔機(jī)的"三遙"控制，甲烷、風(fēng)量、負(fù)壓等參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測。

⑹井下排水監(jiān)控系統(tǒng)：采用液位計(jì)、壓力計(jì)、流量計(jì)、電控閥等，實(shí)現(xiàn)井下排水自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)無人值守。實(shí)現(xiàn)主排水泵按水位自動(dòng)啟停，按水位變化率增加排水泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)。在控制室內(nèi)可實(shí)現(xiàn)對排水系統(tǒng)的運(yùn)行監(jiān)測與遠(yuǎn)程控制。

⑺工業(yè)電視系統(tǒng)：為能實(shí)時(shí)、直觀地了解礦井各主要環(huán)節(jié)的生產(chǎn)、運(yùn)行情況，便于調(diào)度，設(shè)置一套礦井工業(yè)電視系統(tǒng)，采用模擬傳輸，工業(yè)電視墻設(shè)在礦井生產(chǎn)指揮中心，由4×3臺(tái)29″電視監(jiān)視器組成，可通過電視墻對井下重要的生產(chǎn)和運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視、及時(shí)調(diào)度。通過監(jiān)控系統(tǒng)以太網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制，滿足單路、多路錄像文件的檢索查詢及傳輸。

⑻綜采工作面生產(chǎn)監(jiān)測、監(jiān)控系統(tǒng)：通過接口設(shè)備將采煤機(jī)及液壓支架等的數(shù)據(jù)通過井下工業(yè)以太網(wǎng)上傳，可在生產(chǎn)指揮中心實(shí)時(shí)監(jiān)測工作面采煤機(jī)、液壓支架等設(shè)備的現(xiàn)場運(yùn)行情況。在控制室內(nèi)實(shí)現(xiàn)對單機(jī)設(shè)備的工況檢測和故障在線診斷。

⑼掘進(jìn)工作面監(jiān)測、監(jiān)控系統(tǒng)：利用總線信息網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)切割與支護(hù)的協(xié)調(diào)作業(yè)，監(jiān)視掘進(jìn)后的配套運(yùn)輸和掘進(jìn)頭的通風(fēng)環(huán)境。

（10）選煤廠集控系統(tǒng)：通過工業(yè)以態(tài)網(wǎng)與選煤廠集中控制系統(tǒng)連接，能實(shí)現(xiàn)在礦井調(diào)度監(jiān)控中心，對整個(gè)選煤廠的生產(chǎn)系統(tǒng)、裝車站的集中監(jiān)測監(jiān)控。在控制室內(nèi)實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行工況的監(jiān)視；異常工況的報(bào)警和緊急事故處理；用戶、煤質(zhì)、煤量的統(tǒng)計(jì)記錄。

（11）其他生產(chǎn)輔助系統(tǒng)，如礦壓檢測，井巷測繪，水文地質(zhì)觀測等等。

3.綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)方案與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

煤礦的綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)，采用Ethernet/IP工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)煤炭生產(chǎn)采掘運(yùn)的綜合調(diào)度和生產(chǎn)過程自動(dòng)化。

煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)所需覆蓋的范圍廣、規(guī)模大、控制距離長、涉及工藝多、信息量大，點(diǎn)對點(diǎn)控制無法實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場的實(shí)際要求，為了最大限度的保證系統(tǒng)的可靠性和實(shí)時(shí)性，就必須采用多級異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并保證異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)互通。

CIMAS的體系結(jié)構(gòu)一般分為三級：管理層，控制層和設(shè)備層。第一層由管理計(jì)算機(jī)，管理信息系統(tǒng)、生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)等構(gòu)成，對生產(chǎn)經(jīng)營進(jìn)行綜合管理和調(diào)度；第二層由監(jiān)控計(jì)算機(jī)、工程師站、操作員站等構(gòu)成，完成對生產(chǎn)過程的監(jiān)視、控制策略的實(shí)現(xiàn)等；第三層包括控制器、各種傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等，對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)、控制等，完成對數(shù)據(jù)的采集和信息的傳遞。

設(shè)備層：主要采用現(xiàn)場總線方式將現(xiàn)場設(shè)備、傳感器、變送器、開關(guān)、顯示屏和操作終端與PLC連接，以快速、穩(wěn)定的與控制層實(shí)時(shí)交換數(shù)據(jù)。

控制層：建立一條貫穿于井上、井下的高速以太冗余環(huán)網(wǎng)，將各子系統(tǒng)的主機(jī)作為工業(yè)控制環(huán)網(wǎng)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，把各現(xiàn)場子系統(tǒng)整合于基于TCP/IP的以太網(wǎng)中。通過OPC、DDE、數(shù)據(jù)庫共享、FTP文件上傳等軟件接口完成各子系統(tǒng)的信息整合，達(dá)到在地面調(diào)度中心對全礦生產(chǎn)及相關(guān)環(huán)節(jié)的集中監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)包括作業(yè)計(jì)劃，生產(chǎn)調(diào)度，資源調(diào)度，產(chǎn)能優(yōu)化，質(zhì)量管理等各項(xiàng)功能。并與上層礦級管理系統(tǒng)（信息層）進(jìn)行信息交換，實(shí)現(xiàn)礦井的管控一體化。

管理層：即礦級管理系統(tǒng)?；诠I(yè)以太網(wǎng)，以TCP/IP為協(xié)議平臺(tái)，利用現(xiàn)代IT技術(shù)實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理、Internet接入、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問及無線網(wǎng)絡(luò)接入等服務(wù)和功能，將信息管理和上層決策管理實(shí)現(xiàn)無縫連接，實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大的安全生產(chǎn)三維可視化，安全生產(chǎn)調(diào)度，人力資源勞動(dòng)工資管理，物資供應(yīng)管理，機(jī)電設(shè)備管理，經(jīng)營決策，OA辦公自動(dòng)化據(jù)管理，更好地實(shí)現(xiàn)控制與管理一體化和信息，消除了以往煤炭管理、生產(chǎn)中“信息孤島”。

4.結(jié)束語

煤礦綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了礦井生產(chǎn)調(diào)度的統(tǒng)一管理，同時(shí)為自然災(zāi)害的有效預(yù)防、搶險(xiǎn)救災(zāi)的統(tǒng)一調(diào)度指揮、遠(yuǎn)程管理監(jiān)測提供了有力的支持工具，對于礦井提高生產(chǎn)產(chǎn)量、減少生產(chǎn)事故、安全生產(chǎn)提供了有力保障。

參考文獻(xiàn)

篇10

1./

用電系統(tǒng)是電廠發(fā)電中的重要組成部分，使發(fā)電機(jī)能有足夠的電源保證。其中，電廠用電系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、可靠是十分重要的因素，能夠保證用電系統(tǒng)性能的有效發(fā)揮。電廠電氣綜合自動(dòng)化技術(shù)是基于電廠的安全、穩(wěn)定、可靠要求，是保證電廠正常運(yùn)行的重要技術(shù)力量。電廠電氣綜合自動(dòng)化技術(shù)通過對電廠用電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)收集，對設(shè)備狀態(tài)情況進(jìn)行分析，在實(shí)時(shí)監(jiān)視狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)電氣系統(tǒng)的控制和管理。在不斷改進(jìn)和發(fā)展電氣綜合自動(dòng)化技術(shù)時(shí)，該技術(shù)具有越來越廣的應(yīng)用空間。根據(jù)近年來電廠電氣綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，我們可以預(yù)見該技術(shù)的發(fā)展方向是：向更為先進(jìn)的控制技術(shù)、提高用電系統(tǒng)工作的質(zhì)量和效率、降低能耗、環(huán)保節(jié)能、成本的進(jìn)一步降低、優(yōu)化、協(xié)調(diào)電廠的設(shè)備技術(shù)等方面。本文一方面回顧近年來電廠電氣綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展程度和發(fā)展水平，另一面來展示該技術(shù)發(fā)展的成果。

2. 電廠電氣系統(tǒng)的監(jiān)控設(shè)備

電氣系統(tǒng)的監(jiān)控區(qū)域的控制特點(diǎn)。以電氣設(shè)備的數(shù)量和布置情況而言，電廠電氣系統(tǒng)的各設(shè)備的分布較于分散，配電室和控制室的設(shè)備元件多，具有控制難度大、檢修難度大。電氣設(shè)備在操作頻率相對較低的情況下，許多設(shè)備在較長的時(shí)間內(nèi)操作次數(shù)很少。且其可靠程度要求高，設(shè)備運(yùn)行速度較快?？傊?，電氣綜合自動(dòng)化技術(shù)包括了各組成結(jié)構(gòu)、保證可靠性的要求、保證正常的系統(tǒng)啟動(dòng)和關(guān)閉功能和運(yùn)行狀態(tài)，對急需維修的運(yùn)行狀態(tài)有預(yù)警，能應(yīng)急的分析和處理各種系統(tǒng)內(nèi)部問題，指導(dǎo)檢修和維護(hù)工作。

3．電廠電氣綜合自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)狀分析

自20世紀(jì)90年代起，我國確定火電廠電氣系統(tǒng)使用接入dcs系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)控制，由人工監(jiān)控到計(jì)算機(jī)自動(dòng)化的監(jiān)控的過渡，這就是電廠電氣綜合自動(dòng)化技術(shù)的開端。接入dcs系統(tǒng)的電廠系統(tǒng)設(shè)備，具有廣闊的發(fā)展空間，研究方案、成果也較多。其中分為集中式和分層式的兩種不同技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式。集中式是通過硬接線方式，模擬電氣量和開關(guān)量信號，并通過硬接線電纜各自分別接入dcs系統(tǒng)的輸入、輸出通道。分層式則是采用數(shù)字通信的總線技術(shù)，在dcs系統(tǒng)內(nèi)接入各微機(jī)型智能保護(hù)測控裝置來實(shí)現(xiàn)，這種方法是電廠電氣綜合自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的總趨勢，設(shè)備都采用分層式的實(shí)現(xiàn)方式，因其真正實(shí)現(xiàn)了電氣系統(tǒng)監(jiān)控自動(dòng)化的功能。下面分別對集中式設(shè)計(jì)電氣自動(dòng)化方式與分層式自動(dòng)化設(shè)計(jì)方式作個(gè)闡述。

3.1集中式電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)分析。集中式是通過硬接線的方式，相對較為傳統(tǒng)、落后。通過轉(zhuǎn)化了強(qiáng)電信號為弱電信號，在空接點(diǎn)和直流信號下，模擬電氣量和開關(guān)量在硬接線電纜下，與dsc系統(tǒng)的輸入、輸出設(shè)備相連接，由此可發(fā)揮dcs系統(tǒng)監(jiān)控電氣設(shè)備的功能。dcs系統(tǒng)的輸入、輸出設(shè)備的連接又可分為兩種方式，即直接接入方式和遠(yuǎn)程接入方式。直接接入方式通過電纜連接電子間集中阻屏，遠(yuǎn)程接入方式則通過現(xiàn)場設(shè)遠(yuǎn)程采集柜實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集中處和設(shè)備相距較遠(yuǎn)情況下的連接，dcs控制系統(tǒng)的連接是在通信方式下完成。也就是，直接接入方式、遠(yuǎn)程接入方式是兩種在本質(zhì)上沒有區(qū)別的連接方式。

3.2集中式的特點(diǎn)。電氣量的的采集集中組屏，易于管理，設(shè)備運(yùn)行環(huán)境好，硬接線方式簡易，響應(yīng)速度快等。但同時(shí)也有不完善的地方，由于通過電纜硬接線連接，電纜使用量較大，所占空間較大，長電纜容易相互干擾、電能損耗量大，又影響dcs系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性。dcs系統(tǒng)的費(fèi)用高，投資成本高，限制了接入dcs系統(tǒng)的設(shè)備數(shù)量，僅有幾個(gè)重要的設(shè)備是連接dcs系統(tǒng)，而其他設(shè)備沒能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，實(shí)際電廠內(nèi)電氣綜合自動(dòng)化的水平較低。再加上所有信息采集量都基于dcs系統(tǒng)下進(jìn)行處理，工作量大會(huì)影響系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，系統(tǒng)使用的可靠程度也隨之降低。并且，dcs系統(tǒng)的調(diào)試環(huán)節(jié)靠后，而根據(jù)集中式的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式，難以滿足倒送廠用電要求。缺少電氣監(jiān)控的主設(shè)備系統(tǒng)，稍微復(fù)雜的電氣系統(tǒng)運(yùn)行的管理較難把握，綜合自動(dòng)化監(jiān)控技術(shù)尚未達(dá)到。

3.3分層式電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)分析。電氣綜合自動(dòng)化技術(shù)的分層式技術(shù)使用，由3層組成，分別是站級監(jiān)控層、通信層、間隔層。其中，站級監(jiān)控層則是在通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對間隔層的數(shù)據(jù)管理及信息交換。信管理機(jī)、光纖或電纜網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)層，在現(xiàn)場總線技術(shù)下實(shí)現(xiàn)了各種功能，如數(shù)據(jù)匯總、規(guī)約轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)送數(shù)據(jù)及傳控制命令等。終端保護(hù)測控單元組成間隔層，設(shè)計(jì)時(shí)使用電氣一次回路或電氣間隔方法完成，在各個(gè)開關(guān)柜或其他一次設(shè)備附近分布安裝各測控單元和保護(hù)單元。

3.4分層式技術(shù)的特點(diǎn)。就地安裝間隔層測控終端，在較少的占地面上，提高各裝置的獨(dú)立性、靈活性、可靠性。交流采樣的方式得到的模擬量數(shù)據(jù)，節(jié)約電纜使用，從而減少了成本支出。又由于分層技術(shù)較好的抗干擾能力，使得采集數(shù)據(jù)的精確性上升。這樣，有較廣的空間采集更多數(shù)據(jù)，監(jiān)測的分析數(shù)據(jù)較為完善，遠(yuǎn)距離修改保護(hù)定值和復(fù)歸信號得以實(shí)現(xiàn)，檢修維護(hù)工作較為簡單。分層式技術(shù)在原有的基礎(chǔ)

轉(zhuǎn)貼于

上，具有較為廣闊的發(fā)展空間，體現(xiàn)在對系統(tǒng)的擴(kuò)展和維護(hù)上。依據(jù)分層式技術(shù)特點(diǎn)，單個(gè)故障不影響周邊設(shè)備的運(yùn)行，維修成本降低。電氣監(jiān)控主站的設(shè)立，能獨(dú)立的進(jìn)行調(diào)試和投運(yùn)工作，就能實(shí)現(xiàn)倒送電，同時(shí)還具備其他的有利條件，提高了系統(tǒng)的監(jiān)測規(guī)模和水平。