一、煤礦自動化控制系統(tǒng)

多數(shù)煤礦已經(jīng)或即將建設(shè)多種自動化系統(tǒng)，如：提升自動化系統(tǒng)、排水自動化系統(tǒng)、主運自動化系統(tǒng)、通風(fēng)自動化系統(tǒng)、供電自動化系統(tǒng)、選煤自動化系統(tǒng)、工業(yè)電視系統(tǒng)和安全監(jiān)測系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)大多是在不同階段建設(shè)，通訊線路重復(fù)投資、重復(fù)建設(shè)；整體可靠性差，不利于煤礦安全生產(chǎn)；各種系統(tǒng)自成體系，需要專門、獨立的值班和維護(hù)人員；各種系統(tǒng)自成一體，信息不能互通，不能發(fā)揮自動化系統(tǒng)的綜合效益；系統(tǒng)維護(hù)量大，維修、維護(hù)困難。

因此，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)揮自動化集成的效益，需建立統(tǒng)一的煤礦自動化控制系統(tǒng)。

二、系統(tǒng)目標(biāo)

1、采用實時以太網(wǎng)技術(shù)，在井上下建立實時工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)，真正做到井下無人值守，實現(xiàn)對全礦安全、生產(chǎn)的遠(yuǎn)程集中監(jiān)測與控制。

2、通過支持實時以太網(wǎng)技術(shù)的千兆工業(yè)以太網(wǎng)真正在煤礦實現(xiàn)管控一體化。

3、通過實時高速多媒體寬帶自動控制及綜合信息平臺，實現(xiàn)數(shù)字化礦井。

總之，系統(tǒng)建成后，設(shè)備穩(wěn)定，傳輸可靠，系統(tǒng)安全，實現(xiàn)三網(wǎng)合一（電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)），達(dá)到監(jiān)、管、控一體化及減員增效的目的，建成本質(zhì)安全型的數(shù)字化礦井。

三、系統(tǒng)功能

1.在物理上和邏輯上都要考慮到網(wǎng)絡(luò)信道的冗余，確保網(wǎng)絡(luò)通路的安全和無單點故障。

2.當(dāng)系統(tǒng)某一子系統(tǒng)的通訊或元器件出現(xiàn)故障時，不能影響其他子系統(tǒng)的通訊和整個網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能。

3.硬件設(shè)備選型須符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并通過技術(shù)認(rèn)定的檢測機構(gòu)的型式檢驗。用于環(huán)境的設(shè)備，還必須通過技術(shù)認(rèn)定的檢測機構(gòu)的防爆檢驗，并取得"防爆合格證"。下井設(shè)備還應(yīng)取煤礦的"煤礦安全標(biāo)志"。

4.對于井下部分的系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)部件要充分考慮滿足防爆、防塵、抗高溫潮濕和電磁干擾的要求，必須經(jīng)過煤安認(rèn)證。地面系統(tǒng)要考慮防雷和抗電磁干擾等。

5.系統(tǒng)在集控中心能及時、準(zhǔn)確地采集各個子系統(tǒng)的生產(chǎn)工況、生產(chǎn)和安全參數(shù)，并以畫面和圖表的形式表現(xiàn)出來，同時可以根據(jù)生產(chǎn)和調(diào)度的要求起、停現(xiàn)場的設(shè)備。

6.系統(tǒng)可靠性高、穩(wěn)定性強。人機界面友好，操作簡單，維護(hù)方便。

7.充分考慮*性、實用性和兼容性，做到擴展容易，升級方便，并能做到異構(gòu)子網(wǎng)的互連。

8.實時數(shù)據(jù)顯示：實時顯示各監(jiān)測點的當(dāng)前狀態(tài)或數(shù)值。可分類顯示或全部顯示。

9.當(dāng)設(shè)備故障或模擬量超，監(jiān)控子系統(tǒng)與自動化平臺同步顯示故障設(shè)備名稱、報警測點名稱及數(shù)值，并將故障信息和報警信息存入數(shù)據(jù)庫，供以后統(tǒng)計分析。

10.在服務(wù)器中建立綜合歷史數(shù)據(jù)庫，定時將監(jiān)測數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫，為今后的統(tǒng)計分析提供參考。

11.充分考慮系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的安全性。系統(tǒng)應(yīng)具有較強的身份認(rèn)證機制、*全面的日志、數(shù)據(jù)備份和病毒防護(hù)功能。

四、系統(tǒng)設(shè)計

4.1網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺

1.通過1000兆工業(yè)以太網(wǎng)交換機，能夠?qū)⒌孛婢碌臄?shù)據(jù)信號、圖像信號、音頻信號統(tǒng)一傳輸?shù)秸{(diào)度中心，實現(xiàn)三網(wǎng)合一。

2.通過在地面井下關(guān)鍵地點，設(shè)置工業(yè)以太網(wǎng)交換機，能夠就近將附近的PLC等自動化設(shè)備接入到交換機上。

3.通過多臺工業(yè)以太網(wǎng)交換機，在地面井下形成一個工業(yè)以太網(wǎng)的環(huán)網(wǎng)，提供標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP傳輸服務(wù)，以替代以前的傳輸通道。

4.要求網(wǎng)絡(luò)延時小，傳輸性能穩(wěn)定可靠，環(huán)網(wǎng)的故障恢復(fù)時間<300ms。

5.考慮到要接入大量數(shù)字視頻攝像頭，網(wǎng)上數(shù)據(jù)流量較大，采用實時通訊技術(shù)，為實時控制數(shù)據(jù)在千兆環(huán)網(wǎng)上提供專用傳輸通道，在傳輸時與TCP/IP數(shù)據(jù)相比具有優(yōu)先性。

6.采用工業(yè)級設(shè)備，保證系統(tǒng)的可靠性。

7.網(wǎng)絡(luò)平臺無單點故障，系統(tǒng)故障時可自動切換，保障可靠傳輸。

4.2集成監(jiān)控平臺

1.系統(tǒng)容量：系統(tǒng)輸入/輸出點位能夠滿足可采集無限個監(jiān)控點；巡檢周期符合行業(yè)規(guī)定。

2.高可用性和冗余功能：組態(tài)軟件采用Client/Server架構(gòu)，在調(diào)度中心設(shè)立兩臺互為冗余服務(wù)器，數(shù)據(jù)集中存儲在兩臺服務(wù)器上，兩臺服務(wù)器間自動實現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步，并互為熱備，當(dāng)某臺服務(wù)器故障時，另一臺自動接替，以防止數(shù)據(jù)丟失或控制失控。

3.具有友好的操控界面，豐富的全漢字的圖形組態(tài)，可實現(xiàn)復(fù)雜漂亮的圖形畫面，并支持動化技術(shù)、圖形縮放技術(shù)、多級窗口技術(shù)，各種數(shù)據(jù)、曲線、各種儀表盤等的實時顯示，并能方便地進(jìn)行多畫面切換；當(dāng)設(shè)備故障或模擬量超，監(jiān)控子系統(tǒng)與自動化平臺 同步顯示故障設(shè)備名稱、報警測點名稱及數(shù)值，并將故障信息和報警信息存入數(shù)據(jù)庫，供以后統(tǒng)計分析。

4.顯示功能：系統(tǒng)在調(diào)度中心能實時、準(zhǔn)確地采集各個子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并以畫面和圖表的形式表現(xiàn)出來，在任何一個操作站上，操作人員根據(jù)可以監(jiān)視各子自動化系統(tǒng)的設(shè)備運行情況，同時可以根據(jù)生產(chǎn)和調(diào)度的要求控制現(xiàn)場的設(shè)備。

5.打印功能：能實時或按時間段打印各子系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的運行參數(shù)和運行狀態(tài)，如開停狀態(tài)、故障類型、故障發(fā)生時間等。

6.實時數(shù)據(jù)管理界面的功能：生成實時數(shù)據(jù)庫，實時數(shù)據(jù)庫在線監(jiān)測、實時數(shù)據(jù)庫的在線修改。系統(tǒng)具有編輯態(tài)、置數(shù)態(tài)和運行態(tài)三個狀態(tài)，在編輯態(tài)下可修改系統(tǒng)的一些靜態(tài)和統(tǒng)計數(shù)據(jù)，在置數(shù)態(tài)下可對一些動態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，在運行態(tài)下只能對實時數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視。

7.報表曲線功能：系統(tǒng)提供自由制作報表的工具、報表編譯器，它是圖文合一的報表組態(tài)工具，有豐富的編輯手段，可生成各種圖文并茂的圖形報表。報表包括日報、周報、旬報、月報、季報、年報。曲線畫面形象地顯示了作為時間函數(shù)順序數(shù)據(jù)，可顯示歷史、當(dāng)前和將來的變化趨勢，即歷史趨勢曲線。實時曲線畫面只反映畫面顯示時刻一定時間間隔的實時數(shù)據(jù)的變化趨勢，歷史趨勢曲線畫面則反映給定某個時間段的實時數(shù)據(jù)變化趨勢。通過報表、曲線將礦井的各個主要參數(shù)連續(xù)的記錄，以曲線的方式記錄并保存，以便以后的查詢，調(diào)用管理。

8.歷史事件記錄功能：按時間順序，將各個歷史動作的順序、時間記錄下來，供事后分析用。

9.事故追憶功能：在某傳感器輸出超過預(yù)警門，把系統(tǒng)中的主要參數(shù)記錄下來，供事后分析用。時間段長度可由系統(tǒng)維護(hù)人員在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中修改，事故前追憶點數(shù)和事故后延續(xù)點數(shù)也可在參數(shù)中修改。

10.控制功能：控制軟件實現(xiàn)的控制具有遠(yuǎn)程啟動、停止、復(fù)位和測試功能，并具有可進(jìn)行地面遠(yuǎn)程編程、故障(保護(hù))屏蔽及控制方式 轉(zhuǎn)換等功能。

11.故障自診斷功能：應(yīng)具有*的系統(tǒng)自診斷功能與故障報警功能，可準(zhǔn)確判斷故障類型、位置并能進(jìn)行圖像和語音提示以及打印輸出，易于管理與維護(hù)；

12.系統(tǒng)維護(hù)和可擴展性：在工程師站上可以進(jìn)行組態(tài)編程，同時兼做網(wǎng)管工作站，當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)控需求變化時可以很方便的自行調(diào)整。同時，應(yīng)為將來新上的自動化系統(tǒng)留下接口，可以方便地組態(tài)和集成。

4.3系統(tǒng)接入平臺

1.硬件接入：支持PLC接入方式、子網(wǎng)絡(luò)接入方式、上位機接入方式、擴展接入方式。

2.軟件接入：支持驅(qū)動接入方式、OPC接入方式。