煤矿六大系统设计方案样板

目 录第一章 总体概述第一节 矿井概况-4第二节 建设目标-6第三节 项目建设必要性-6第四节 项目建设效益分析-7第五节 设计原则-8第二章 矿井综合自动化系统网络平台第一节 矿井综合自动化系统网络平台硬件方案-10第二节 矿井综合自动化系统网络平台监控软件方案-13第三节 主要设备技术参数-21第三章 生产自动化系统第一节 生产自动化系统组成-24第二节 综采工作面监控系统方案-24第三节 主运输系统监控系统方案-29第四节 井下排水监控系统方案-32第五节 矿井通风监控系统方案-35第六节 空压机站监控系统方案-36第七节 副斜井提升监控系统方案-36第八节 矿井供电监控系统方案-36第九节 选煤厂监控系统方案-38第十节 地面辅助设施监控系统方案-38第十一节 生产自动化系统功能-39第四章 工业电视监控系统第一节 概述-42第二节 系统设计原则及依据-43第三节 系统设计目标-44第四节 系统设计方案-45第五章 大屏幕显示系统第一节 系统组成-47第二节 系统特点-48第三节 系统设备技术参数-51第六章 安全监测监控系统第一节 概述-55第二节 系统构成-55第三节 系统特点-58第四节 系统功能-60第七章 束管监测系统第一节 概述-62第二节 系统组成-62第三节 系统功能及主要技术参数-62第四节 系统特点-64第八章 人员定位安全管理系统第一节 概述-66第二节 系统规划-66第三节 系统设计方案-68第九章 生产调度通信系统第一节 系统配置-75第二节 系统功能-75第三节 系统特点-77第十章 矿井生产调度指挥中心机房建设工程第一节 机房设备布置-78第二节 机房建设原则-78第三节 机房设计标准和依据-80第四节 机房设计内容-81第十一章 设备清单附图： 矿井综合自动化系统网络结构图 生产自动化系统PLC配置图（一） 生产自动化系统PLC配置图（二） 矿井工业电视监控系统结构图 安全监测监控系统-系统图第一章 总体概述第一节 矿井概况一、概述“陕西省延安市黄陵矿区建庄区”是国家发展和改革委员会（原国家发展计划委员会）以计交能19981138号文批复同意将煤炭资源划归地方开采的区域。2005年6月，陕西省发展和改革委员会以陕发改能源函2005179号文同意建庄井田划分为建南井田和建北井田，建南（建新）矿井规模1.50Mt/a，建北矿井规模2.10Mt/a。建新矿井建设单位原为陕西黄河矿业有限责任公司，现为陕西建新煤化有限责任公司。该公司是由陕西煤业化工集团蒲白矿务局和陕西黄河矿业有限责任公司共同出资组建的有限责任公司，主要负责开发建设建新矿井和黄陵店头140万吨焦化项目，股权结构比例为51%：49%。2007年12月，陕西省发展和改革委员会以陕发改能源20072031号文核准了建新矿井建设项目。目前，陕西建新煤化有限责任公司已取得建南井田的采矿许可证。受陕西建新煤化有限责任公司的委托，我公司先后编制完成了陕西建新煤化有限责任公司建新矿井及选煤厂初步设计 、陕西建新煤化有限责任公司建新矿井及选煤厂可行性研究报告等文件及其相应修改。现在此基础上进行陕西建新煤化有限责任公司建新矿井综合自动化系统方案设计工作。二、矿井主要技术参数1、矿井工作制度为年工作日330天，地面实行“三八”工作制，井下实行“四六”工作制，日净提升时间16小时。2、矿井设计生产能力1.50Mt/a，设计服务年限63.7a。3、矿井工业场地选择在井田东北境界以外的窑上村附近，沿南川河西侧布置，行政、生活福利区位于工业场地以北约1km处，风井场地选择在下三十亩地四十亩沟附近。4、井田采用斜井开拓方式，投产时共布置三个井筒，即主斜井、副斜井、一号回风立井。主、副斜井井口均位于工业场地内，一号回风立井布置于风井场地内。全井田设一个水平，水平标高+930.0m。副斜井井底车场形式为一个简单的平车场。全井田共划分为6个盘区。5、井下大巷煤炭采用带式输送机运输。井下大巷辅助运输采用防爆低污染柴油机无轨胶轮车运输。6、矿井首采4-2煤层，开采井田东北部的41盘区，采用综采放顶煤采煤法，全部垮落法管理顶板。移交生产时，在41盘区内布置一个长壁综采放顶煤工作面、一个综掘工作面和一个炮掘工作面。综采放顶煤工作面长180m。7、本矿井为低瓦斯矿井，设计采用中央分列式通风系统，抽出式通风方式。8、主斜井内装备1台带式输送机，机长1408.9m，输送量1000t/h，带宽B=1200mm，带速V=4.0m/s，ST/S3150阻燃输送带，选用2台CST1120KS驱动单元，配用2台YB25602-4型电动机，单台功率1120kW，电压10kV。副斜井选用1台JK-3.52.5型单卷筒矿井提升机，卷筒直径3500mm，卷筒宽度2500mm，选用Z500-2A-03型直流电动机一台，功率514kW，电压440V。9、回风立井井口选用2台FBCDZNo28/2502（B）型防爆对旋轴流式通风机，1台工作，1台备用。每台通风机选配YBF630S1-10通风机专用隔爆电动机2台，每台功率250kW，电压10kV。通风机为反转反风。10、井下水仓和主排水泵房设在一号回风立井井底附近，泵房内选用3台MD500-579型矿用耐磨多级离心式水泵，敷设2趟32510无缝钢管排水管路。矿井正常涌水量与最大涌水量时，水泵均为1台工作，1台备用，1台检修；排水管路1趟工作、1趟备用。每台水泵选配YB710S24型隔爆电动机一台，功率1120kW，电压10kV。11、工业场地内设空气压缩机站一座，站内布置3台ST-150型螺杆式空气压缩机，2台工作，1台备用。12、本矿井同步建设一个选煤厂。50mm0.5mm原煤以50mm分级，+50mm级人工拣除杂物后破碎至-50mm，-50mm级采用三产品跳汰分选，分选出精煤、中煤和矸石；-0.5mm煤泥进行脱水回收。13、本矿井的产品煤、矸石等均通过公路采用汽车外运。14、工业场地总平面布置划分为生产区和辅助生产区。行政生活区场地选择在工业场地北侧约1km处的南川河西岸台地上。风井场地位于井田中北部的下三十亩地、四十亩沟附近。15、矿井工业场地内新建一座35/10kV变电所，两回35kV电源分别以LGJ-185/16.5的35kV输电线路引自三岔口110kV变电站两段35kV母线。该变电所以10kV电压供工业场地内高压负荷及井下用电。设计在工业场地材料库一层、锅炉房、行政生活福利区各设一座10/0.4kV配电室，其两回10kV电源引自工业场地35/10kV变电所。第二节 建设目标根据管控一体化思想，结合工业自动化技术、信息化技术、嵌入式技术、网络技术和通讯技术等一系列现代化手段，同时通过对矿井生产安全、井巷工程等信息的广泛利用和深度开发，搭建建新煤矿综合自动化系统网络平台。解决所有子系统传输物理通道和接入问题；对所要求子系统进行数据采集、处理、存储、发布，完成一个信息集中管控/网络发布平台，实现生产、管理等环节的信息交流和资源共享，实现文字、数据、语言、视频、图像、图形等多媒体的传输和处理，达到自动监控、监测和检测生产过程，实现高层决策、管理和生产过程无缝连接，全面提升矿井自动化水平，并最终实现建立高产、高效的数字化矿井的目的。建设目标： 综合自动化系统由地面生产调度指挥中心、地面工业以太环网、井下工业以太环网和设备控制层组成。系统建成后，可实现矿井主要生产环节（如：原煤生产、运输、提升、供电、通风、压风、排水、选煤厂等）的远程集中监控。 在实现对矿井主要生产环节集中监控的同时，建设一套包括：工业电视监控系统、大屏幕显示系统、安全监测监控系统、束管监测系统、人员定位安全管理系统、生产调度通信系统等在内的煤矿生产经营综合自动化管理平台，实现整个矿井的生产信息、管理信息的集成化管理，最终实现建立高产、高效的数字化矿井的目标。第三节 项目建设必要性为把建新矿井建设成为国际先进国内一流的现代化矿井，更好地发挥各自动化系统的作用，提高机械设备的利用效率，提高安全生产和管理水平，开发信息资源的价值，需要对多个自动化系统进行整合，并进行综合自动化系统的集成建设，其必要性可以概括如下：1、自动化监测监控系统可能会处于相互独立的状态，各系统自成体系，信息不能互通，形成信息孤岛现象。2、通讯线路重复投资建设，费用过高，不仅系统维护量大，且整体可靠性差，维修、维护困难。3、各个自动化系统都用自已的组态软件，互不相通，重复投资。4、各种自动化系统无法实现网络共享，无法统一监测，无法统一调度，严重影响了生产力水平的提高。 5、由于信息不能综合利用，所以很难从系统工程的角度来整体对矿山进行统一的自动化管理，难以有效的整合各种资源和发挥自动化集成的最大效益。6、同时，煤炭领域矿井安全问题也越受到国家和社会各界的重视。大型煤矿现有的监测监控手段也不同程度的存在问题，致使我国的矿井防灾抗灾能力很差，煤矿安全事故居高不下，重大、特大事故频繁发生。瓦斯、矿尘、火灾、水灾、矿压等种安全隐患严重威胁着矿井作业人员的人身安全。根据以往的经验，综合自动化平台建设的越早越好，将来新建的系统都按照现有的平台和标准搭建，因此把现有的自动化系统整合到一个统一的综合自动化系统平台和综合信息管理平台，已成为建新矿井目前迫在眉睫的首要任务。第四节 项目建设效益分析1、投资效益l 节省传输通道（光纤、通讯设备等）的重复投资费用和维护费用；l 节省数据库、组态软件、软件开发等重复投资费用；l 搭建传输平台、数据平台和监控平台，一次投资，长期受益；2、安全效益l 在地面集中监测监控，井下减员，减少井下人员伤亡的可能性；l 改善工作环境，提高安全系数，保障职工人身安全；l 数据共享，报警联动，减少由于矿井灾难所造成的损失；3、人员效益l 实现无人值守和定期巡检，有效降低人员成本；l 实现设备自动控制，减少工人劳动强度；l 减少岗位用工，提高全员效率；4、生产效益l 减少人工操作失误，延长设备使用寿命；l 提高对设备的故障分析和判断能力，减少停机事故；l 加强对运输的调度和管理，提高运输能力；5、管理效益l 为矿井自动化系统提供一个高速、安全、可靠的管理平台；l 提高整体集成水平，发挥自动化系统的综合管理效益；l 实现煤矿管控一体化，提高煤矿的安全生产管理调度水平。第五节 设计原则考虑到建新矿井综合自动化系统的实际应用要求和将来的发展趋势，结合各系统的实际需求和使用特性，同时兼顾技术新旧更替不断加快的特点，本方案设计遵循以下设计原则：一、先进性、成熟性、实用性充分考虑煤炭行业综合自动化的现状和发展趋势，使用先进、成熟、实用和具有良好发展前景的技术，使各个子系统具有较长的生命周期，不盲目追求高档次，既能满足当前的使用需求，又能适应未来的发展。二、可靠性针对煤炭生产对安全生产的特殊要求，设计高可靠性系统，对于安装的服务器、终端设备、网络设备、控制设备和布线系统，必须能适应严格的工作环境，特别考虑要适应煤矿井下高温、高湿、高瓦斯的客观环境，以确保系统稳定。三、易操作性针对煤矿工人的技术特点，提供先进并易于使用的图形人机界面功能，提供信息共享、信息查询等有效工具，提供易于使用的数据库功能，让使用者能随时查询信息并制作所需的报表。四、高效率性注重个子系统的信息共享，提高整个系统的高效率传输和运行能力。系统的体系结构要从整个信息资源综合管理着眼，对于共用的信息不能各部门各自为政，互不沟通，互不衔接。要做到信息既丰富、全面、又不至于产生冗余和无用的信息。既要使各部门人员很容易得到他所需的信息，又要做到安全保密，这都是在系统体系结构中必须考虑的。五、实时性设备层、控制层、信息层能实时通信、保证数据交换的畅通，以使自动化控制系统能实时的采集、处理、查询、统计、分析监控数据，提高管控一体化水平。六、可扩展性把各子系统有机结合起来，满足信息层与各层之间的信息沟通，增加各子系统之间的互联性和可扩展性。充分考虑将来的发展空间，所提供的系统平台与技术将能重分满足未来功能和扩充项目的需求。七、分步实施原则统筹规划，统一组织，分步实施，急用先建，突出重点，慎重投入。满足实际需求，兼顾长远发展，充分合理利用各种资源。系统的体系结构要兼顾系统的统一规划和分步实施，系统要按照自顶向下的原则进行，先从总体目标出发，然后把任务逐步向下分解，这样容易做到胸有全局，主次分明，能够统筹安排。在具体实施时，却是按照由底向上的原则，分步实现的，先考虑底层的实现，再逐步向中层与高层推进，这样做信息来源有保证，信息处理有依据。第二章 矿井综合自动化系统网络平台第一节 矿井综合自动化系统网络平台硬件方案一、矿井综合自动化系统网络平台拓扑结构矿井综合信息化系统网络采用三层物理网络结构，即信息层网络系统、控制层网络系统和设备层网络系统。信息层网络系统：采用星型以太网结构，配备两台核心高性能第三层千兆以太网交换机形成冗余骨干核心交换系统，两台核心交换机之间建立冗余连接，预防由于不可预料的网络设备及连接故障带来不必要网络系统核心瘫痪事故，通过划分VLAN，区分各职能部门间的网络隔离，建立安全的网络访问环境，根据需要通过核心交换系统的第三层路由交换，转发部门间信息包，同时防止广播风暴及屏蔽不安全访问；与上级部门互通可通过VPAN方式建立安全的连接，在核心交换机与接入路由器之间配备防火墙，实现数据过滤和内网安全保护；由核心交换机向下配备连接若干台接入交换机，供各生产部门级100M访问。 矿井信息层网络规划见下图。上级部门路由器防火墙核心交换机(冗余)防火墙汇聚交换机汇聚交换机汇聚交换机接入交换机接入交换机接入交换机接入交换机办公用户控制计算机服务器组入侵防御系统建新矿井信息层网络规划图例百兆双绞线千兆光纤千兆双绞线防火墙矿井综合自动化系统只包括控制层网络系统和设备层网络系统，不包括信息层网络系统部分。控制层网络系统：由核心交换到控制层工业网采用1000M主干连接，之间配备防火墙，实现控制层网络与信息层网络的有效隔离，控制层采用双环型工业以太网结构，配备二台工业级汇聚交换机，这二台工业级汇聚交换机建立双环型工业以太网系统，井下1000M环形以太网、地面1000M环形以太网组成，两个相对独立的环形以太网在控制汇聚交换机处实现互联互通、信息共享。控制系统的两台生产数据服务器、一台历时数据服务器、一台WEB服务器及四台控制操作员站和一台工程师站连接到汇聚交换机，用于全矿井控制信息的采集和控制指令的下传，控制系统WEB服务器透明的通过防火墙向信息层提供WEB访问服务。 井下环形网设六个节点，分别是：主斜井驱动机房、井下一号主变电所、井下二号主变电所及水泵房、盘区变电所、大巷胶带机机头变电所、4102综采工作面顺槽胶带机机头变电所。其他站点以点到点方式就近接入环网交换机。地面环网设九个节点：矿井35/10kV变电所、副斜井绞车房、一号回风立井通风机房、选煤厂主厂房控制室、空压机站、井下排水处理间、锅炉房、污水处理间、日用消防泵房。其他站点以点到点方式就近接入环网交换机。设备层网络系统：采用设备层网络连接底层现场设备，可以减少现场接线，提高系统信息化和智能诊断水平，增强系统可靠性。符合开放网络要求，易于安装、实施和维护。基于现场设备的多样性及特点的不同，系统有多种现场设备总线分别提供普通底层设备和过程仪表的连接能力。系统能够提供成熟可靠的通讯接口，通过控制层任意一点的接入，实现对设备层网络完整的组态、诊断、控制和数据采集。所有功能的实现均非常简单，无需编程或者任何复杂的网关设备。本方案设备层主要采用美国GE公司的Genuis网络，将PLC主站和PLC远程I/O分站互联，与第三方系统则采用RS485 MODBUS以及其他协议互联。综合自动化网络平台结构图见“建新矿井综合自动化系统网络平台拓扑结构图” 。 12建新矿井综合自动化系统网络平台拓扑结构图防火墙地面1000M以太环网 工程师站操作员站控制汇聚交换机节点交换机安全监测系统主机工业电视系统主机防火墙办公自动化系统生产监控服务器上级部门路由器冗余核心交换机防火墙节点交换机节点交换机节点交换机节点交换机井下1000M以太环网 节点交换机节点交换机节点交换机节点交换机节点交换机陕西建新煤化有限责任公司建新矿井综合自动化系统方案书二、光纤敷设原则1、地面工业以太环网光缆敷设地面工业以太网光缆的敷设以调度中心为起点，经过地面各生产坏节，形成可靠的光纤环网，敷设光缆根据环网需求和冗余性选用6芯单模光缆。2、井下工业以太环网光缆敷设工业以太网井下环网光缆敷设以调度中心为起点，通过主斜井胶带机运输巷下井，经过井下各生产环节形成可靠光纤环网，敷设光缆根据环网需求和冗余性选用矿用6芯单模光缆。三、网络带宽我们考虑，目前各子系统的通讯要求基本上都是实时性、可靠性要求比较高，考虑建新矿井自动化系统业务的发展，语音、视频、其他数据业务等会逐步建立，一般的千兆网络带宽实际可利用率在30%左右，千兆环网设计完全可以满足监控及其他业务的传输需求，在调度室的两台核心交换机之间采用千兆连接，避免网络瓶颈，保证工业级的网络实时传输性能。第二节 矿井综合自动化系统网络平台监控软件方案一、概述本方案采用Wonderware的最新产品Application Server（以下可简称为AS）为核心的System Platform(系统平台软件)，并配备了IndustrialSQL Server为历史数据库，使系统从开工开始就具备海量历史数据存储和查询分析的能力，并为日后信息管理和调度系统优化提供完整的数据系统。实现系统的无缝集成，以减少接口数量，解决数据传递瓶颈，降低系统集成成本、升级成本、维护成本等。本方案中选用最新版本的System Platform软件，提高了系统的集成度。整个方案中包括的主要软件有：Application Server是目前最先进的企业自动化和信息化软件，其分布式控制、面向对象的组态、远程布署、集中安全管理和系统诊断维护、灵活的扩展、高性能的冗余及负载均衡等功能，确保了整个方案的先进性、可靠性、易用易维护、易扩展等特点。InTouch的强大功能和通用性、易用性、无可匹敌的连接能力、完美的体系结构以及分布式系统特征。InSQL高性能实时关系型数据库服务器，在任何时候、从任何资源获得任何数据以及开放性、易用性、容错性/高可用性和易管理性。企业门户Information Server提供网上信息发布，使授权用户在网上就可以浏览现场操作画和历史数据分析报表等。由Wonderware 公司的工业应用集成平台AS、监控软件InTouch、实时/历史数据库InSQL和企业门户Information Server来构成管控一体化、无缝集成各模块功能、分层次的管理与控制、分布式数据存储等等点和功能的方案。通过上述Wonderware产品组成的方案，可以实现该综合监控系统具有高可靠性和开放性，其它应用可通过标准数据接口与本系统进行数据交换。本方案系统具备如下特征： 系统有容错的基础结构，以减少单一错误对系统造成重大影响，幷且有利于未来系统的扩充与升级。 总调度系统、子公司系统协调的运作功能。 利用一个完整的图形用户界面、图表或动态对象，给操作员提供实时准确的信息和控制。 系统能同时处理多个工作站访问及使用者登入，能设定不同用户和不同工作站的权限；每个工作站有着同等的功能，而系统的使用权只受使用者密码及操作员预定权限的限制。 提供标准通信协议(如：OPC、DDE和MODBUS)，以连接市场上不同制造商及品牌的可编程控制器。 实时及历史数据库中的数据，可供系统应用程序及图表使用外，同时也能供联机的应用程序(经ODBC数据源)存取。 提供实时系统、设备状态的记录及监察。 可达到每秒钟(或设定的时距)，对所有数据完成收集、储存和处理。 支持在同一个和不同的显示器上在线共享实时和历史数据。 在同一图表或不同界面上，可实时地绘画数据库中及实时数据的线形趋势图。 有能力通过改变系统模板和表格等方式来扩充和变更系统，而无须修改软件源代码。 系统支持每周7天和每天24小时不停运行。 支持最普及的通迅协议（ODBC、API、OPC、TCO/IP、MODUBS等），而同时亦能在不影响系统正常运行的条件下，添加（安装）或测试新的通讯协议。 系统支持在线添加新的硬件及软件驱动程序。 系统正常运作情况之下，每个服务器CPU的负载不超过百分之四十。 当系统资源不足时，亦会发出警报提醒调度中心操作员。 系统的数据库磁盘大小，可随着系统规模的扩大，通过简单的增加磁盘来扩充档案的存储量。二、监控系统方案本方案选择了Wonderware的以Application Server产品为核心的System Platform工业套装软件，其中包括了Application Server, InTouch, IndustrialSQL Server以及Information Server。以Application Server为核心的两个Application Object Server构成实时数据服务器，与操作员HMI（由InTouch构成）共同构成建新煤矿综合自动化监控系统。Wonderware有多种IOServer与各类PLC或RTU通讯，以获取来自硬件设备的数据。这两个Application Object Server还可组建灵活的冗余模式。IndustrialSQL Server作为整个系统的核心数据库，能对过程数据实现高速的采集，同时进行海量的存储。而且，IndustrialSQL Server内嵌Microsoft SQL Server，无需另外配置数据库软件系统，就可实现信息和调度系统的关系数据库。这样，IndustrialSQL Server就提供了包括监控历史数据库以及信息和调度系统关系数据库的整体解决方案。如果系统要求另外的商用数据库作为信息和调度系统数据库，IndustrialSQL Server的基于标准的SQL访问和支持DTS服务的功能，将非常方便地实现与信息调度系统的对接。在操作员站，同时设置InTouch的HMI终端，可满足设备操作监控、历史数据库查询终端、信息和调度系统终端的多种需求，成为通用的操作站。这样的配置，不仅可以使操作标准化，同时大大降低了系统成本。这样的配置，来源于Wonderware System Platform系统的强大功能。本方案配置Wonderware Information Server作为Web Server。不仅可以发布实时画面和数据，还能发布历史数据，现场报警，来自调度信息系统数据库的任何信息，成为一个综合自动化系统的生产管理Web站点。本系统是一个开放的系统，系统的实时数据可以OPC或DDE的方式与第三方交换，系统的历史数据库提供开放的标准SQL访问。这些开放的标准接口可用于与地理信息系统和其它第三方仿真，检测系统。1、实时数据库服务器在调度中心配备两台实时数据库服务器。以Application Server为核心的两个Application Object Server（即Device Integration Server）构成系统的实时数据服务器， Wonderware有多种IOServer与各类PLC或RTU通讯，以获取来自硬件设备的数据。这两个Device Integration Server组建成灵活的冗余模式。Wonderware提供多种主流PLC的I/O Server。Wonderware软件以自有的Suitelink通信协议进行通信，可达每秒96K个数据的速度。各种I/O Server是将不同厂家的通信协议转换成Suitelink协议，实现与众多PLC进行快速通信。Wonderware的FS Gateway是一个协议转换器，可在Suitelink、OPC或DDE之前进行互相转换，使Wonderware产品也可成为一个OPC Server与第三方产品进行通信。Wonderware Application Server是目前最先进的企业自动化和信息化软件，可广泛用于企业控制系统监控、SCADA、生产过程优化、信息化集成、MES等系统。主要特点有： 支持集群服务器，这是大系统的结构。集群服务器是一组相互独立的计算机（硬件），利用高速通信网络组成一个单一的Application Server系统（软件），并以单一系统的模式加以管理。多个硬件服务器各承担部分任务，协同工作。可通过部署快速容易地分配每个服务器的负荷。对客户端有单一系统映象（Single System Image），即在客户端看来只是一个服务器。 灵活的冗余方式。由于采用多个服务器，在某一个服务器故障时，只要自动地将该服务器的任务分配给其他服务器，系统仍然正常运行，大大提高了系统的可靠性。配置上既可以一对一冗余，也可以用一个服务器为多个服务器冗余。 面向对象的组态（编程）和按区域管理对象。与以前的系统截然不同的是，在Wonderware Application Server中，用阀门、电机、风机等生产对象及属性代替了以前的标记名。面向对象的编程使编程变得容易理解，提高了代码的重用率，容易移植，最大限度缩短了编程时间，降低了修改和维护的成本。Wonderware Application Server可以设置区域，如某站、某井、某矿等，将对象放在这些区域中。所以可以按照管网设备的物理位置来组工程，便于管理和查找。这类似于操作系统中的用文件夹管理文件。 强大的、易学的脚本编制能力。Wonderware Application Server提供了强大的计算能力，特别是集成了微软的对象函数库，支持几乎所有的数据类型，为工程师提供了无限制的能力，以解决最复杂的应用问题，如先进控制、物料平衡计算等。完全可以代替VC、VB作为开发平台使用。Wonderware Application Server为整个系统提供多种功能： 整个监控系统是由若干地理位置分散，功能近似的多个矿井组成，同时这些子系统的建设和功能完善是随管网系统的建设和运行不断进行扩充的。因此，实现一个强大的矿井综合监控系统必须考虑到这样的特点，使系统能很好地实现分布式系统的集中管理，并且有很强的系统扩充和功能扩展能力。而Wonderware最新的Application Server（以下可简称为AS）正是这样的一个平台。利用AS，你可以快速地组建你的应用，进行很方便的扩展。无论是硬件还是软件的构成，在AS的平台上都是组件化的，你可以根据应用的规模，随意添加或减少应用软件或硬件平台而不影响原有系统的运行。Wonderware提供AS，希望用户可以象建设你的矿井系统一样来组建你的监控系统。同时AS提供强大的集中开发，部署，诊断工具，实现强大的分布式系统的集中管理功能。这些产品的特点恰好非常符合矿井系统的应用特点，同时又是众多传统技术和产品无法具备的功能。 AS采用面向对象的技术，突破传统采用TAG管理的监控系统管理方式，对于所需监控的过程，设备以及控制系统和网络，均采用对象模板生成对象实例的工程方法进行设计。这样的工程方法使工程能够实现重用，大大降低了系统功能扩展的风险，缩短了系统开发周期，同时非常有利于实现工程和维护的标准化，有利于建立现场级和公司级的设备监控标准。在煤矿综合自动化监控系统这样的庞大系统中，利用这样的工程方法，很容易地实现监控系统的标准化，组件化，同时系统扩展变得非常容易。 AS的新的强大的冗余功能使系统的安全性大大增强。根据应用的特点，你可自由地配置一对一冗余，均衡负载冗余的多种灵活的冗余配置。 分布式监控系统的另一个特点是对操作权限的控制要求变得复杂。这不同于单个子系统的操作权限的管理。AS提供内建十分完善的安全模式，能定义所有用户对区域或设备的操作权限，同时对于单个设备的某些操作，还能设定操作权限来定义该操作是否允许，允许哪类用户（工程师或是操作员），操作时是否需要确认等等。这些完善的安全模式能定义出整个矿井监控系统的完整操作权限模型，很好地满足实际操作的需要。 AS以及System Platfomr系统针对分布式系统的特点，专门设计了高效，稳定的分布式通讯协议，能够满足分布式系统的慢速甚至断续网络的要求。并能适应各种不同的网络系统组建的网络环境，特别适合各种远程通讯条件下的使用。 AS提供的多用户开发环境使得应用系统的开发变得容易。由于AS允许多用户同时开发，并且可以针对开发工程师的不同任务定义不同的操作权限，使系统的集中开发变得快捷方便和安全。这大大区别于传统技术在大系统开发上的局限性，不再需要很复杂的风险很大的系统整合工作。你甚至可以在系统建设开始就对集中监控系统进行开发而不必要等所有系统完成以后才开始进行。AS提供的强有力开发环境将大大缩短应用的开发周期，并提高开发效率。 以AS为核心的System Platform，构筑在Microsoft .Net框架上，建立了一个非常优秀的开放的分布式应用的平台，非常利于系统的扩充和功能的扩展。利用该平台建立的煤矿综合自动化监控系统，也为总公司级信息管理和调度平台提供了良好的基础系统。2、历史数据库服务器历史数据库服务器配置了实时/历史数据库IndustrialSQL Server。历史数据库收集和存储所有点的实时数据及汇总统计数据，它可以秒级速度采集整个系统的动态操作数据，并且保存数年。为生成各种查询统计报表提供数据基础。本方案Wonderware IndustrialSQL Server作为系统的历史数据库，同时配置ActiveFactory作为IndustrialSQL Server的客户端，提供操作站对历史数据库的多种形式的访问。IndustrialSQL Server作为工厂实时的历史数据库，具有非常强大的功能。主要有以下独特技术： 高速数据采集程序，透过现场操作站的I/O Server直接读取PLC或仪表数据。比一般数据库快100倍。 实时动态数据压缩算法，只需要传统数据库2%的硬盘空间。并有“旋转门”算法、周期性和突发性数据存储算法等压缩方法。 扩展的SQL查询语句，支持定义数据分辨率，支持时间和频率的函数，可以连续查询。 自动建库和自动建表程序，大大减少了实施时间和工程费用，简化了数据库维护难度和工作量。不需要专职的数据库管理员是InSQL容易使用的最好证明。 InSQL内嵌了微软的 MS SQL数据库，作为查询接口，是开放性最好的数据库之一。100个以上的客户软件可以访问InSQL。InSQL的扩展性非常好，各种编程软件都可以用于来编写查询程序。 可以接受人工录入、定格式文件输入、修改数据等。采用InSQL可以得到及时、准确和长时间的历史数据，为生产管理提供优良的数据基础。本系统具有如下特点： 实施容易。IndustrialSQL Server的实施非常容易，在以AS为核心的System Platform系统中，所有的数据定义和存储均来自于IDE，无需在IndustrialSQL Server侧做任何的工作。因此我们可以非常方便地建立一个历史数据库系统。 高速的数据采集和海量的数据存储。Wonderware的IndustrialSQL Server提供每秒3万次更新的能力来保证海量数据的高速采集和存储，同时提供多种存储策略来满足海量数据的有效存储。 高可用性。IndustrialSQL Server提供存储转发机制，使得即使在网络中断或服务器停用/故障的时候也能保持历史数据的不丢失。 基于SQL的访问。IndustrialSQL Server内嵌了Microsoft SQL Server，使之能非常方便地被客户访问。其完全基于SQL的访问，使过程系统和管理系统的集成非常容易。 信息管理及调度系统的集成。事实上，因为IndustrialSQL Server内嵌Microsoft SQL Server,在本项目中，可以利用该SQL Server实现其信息管理和调度系统，从而将历史数据库的功能和调度系统的功能合二为一，并且可以大大降低项目成本。3、工程师站工程师站负责整个系统的开发、管理和维护。配置Development Studio开发软件和Application Server应用服务器。通过工程师站，可完成对整个系统的配置、安全管理、状态监测、系统扩展、冗余备份、图形绘制、报表制作等功能。4、操作员站根据操作人员的需求，操作员站软件配置InTouch for System Platform 。InTouch完成动态画面的生产过程监视、发出操作指令、报警监视、历史趋势浏览等项任务。InTouch带有的报表制作工具可用于查询服务器中历史数据，生成各种统计分析报等。InTouch主要提供高速动态页面流程图、报警信息等，也可以浏览历史数据和手工录入数据。主要应用对象是对生产过程比较关心的人员，保证他们可对生产事件作出快速反应。5、WEB服务器WEB网服务器向网上用户发布所有现场操作画、实时曲线、历史数据、统计报表等。本方案建议采用Wonderware公司的企业信息门户服务器Information server。Information server是一个WEB服务器，提供了一个可扩展的企业信息门户。Information server将来自工业应用服务器、InTouch、I/O Server及InSQL数据库的信息发布到互联网或企业内部网上。Information server 允许用户通过一个简单的如Internet Explore或类似的浏览器从互联网/企业内部网获得可视化的工厂信息。Information server通过与关系型数据库连接，可以将非Wonderware软件提供的信息发布到互联网或企业内部网上。Information server使用一种新技术，在网上传输时数据被压缩到最小。Information server提供了互动HTML页面，他把现有的InTouch画面和相关的动画连链接转换成XML，在客户端机器上展示VML图形。Information server同时也自动提供与数据源的连接。这种基于新的XML的画面可以把客户端与服务器之间的信息传递减少80%。Information server发布的信息主要有： 动态流程图。 报警信息。这些窗口的大小可以动态调整，而且可以有两种不同的导航选择：标准InTouch方法（包括弹出窗口）以及菜单条网络形式导航。 历史数据，可按要求查询，分析。包括，数据表和趋势图。 来自数据库的企业其他信息。Information server支持多视图，可同时显示多个画面。如果生产主管或技术人员需要远程访问Information server（外地，家中了解生产情况），只要具备网络安全授权就可以实现。Information server非常易用。自带的WIN/XML转换工具，可以轻松地将InTouch画面转换成网页。其他配置多采用填表方式。不具备网站专门知识的人也可以掌握。第三节 主要设备技术参数一、生产控制汇聚交换机：加拿大罗杰康公司RSG2200系列2台，加拿大罗杰康公司RSG2100系列2台。技术参数：RSG2200-R-RM-HI-HI-FG02-CG01-CG01-CG01-1CG01：千兆单模光口2个，千兆电口7个。RSG2100-R-RM-HI-HI-TX01-TX01-TX01-TX01-CG01-1CG01-TX01-TX01-TX01-TX01：千兆电口3个，百兆电口16个。1）卓越的抗干扰性能u EMC抗电磁干扰性能在4级以上，远超过一般工业以太网设备；u 无故障通信，具有ZPL零丢包技术；2）超强的可靠性u 网络可靠性 99.999%；u 严苛环境适应性能，工作温度-40 C +85 C，无风扇设计；u MTBF无故障时间在50年以上；u 坚固的金属外壳；u 支持冗余电源；u 符合NEMA TS-2交通控制设备、IEC61850、IEEE1613 Class 2无故障通信、IEC61000-6、IEEE61800-3等多项标准；3）领先的网络冗余技术u 工业领域最快的网络故障恢复机制：eRSTP ；u 环网冗余时间：5ms/交换机，环网规模大于80个交换机；u 真正的N+1网络冗余；u 与标准RSTP兼容，没有由于专用冗余技术带来的网络不兼容问题；4）优秀的实时性u 交换机最大交换延迟7us；u 支持IEEE 802.1p 用于高优先级实时控制；u IEEE 802.1q VLAN隔离实时数据流；u IGMP Snooping，用于组播过滤和管理；u 端口速率限制、广播风暴抑制；5）安全性u 端口访问控制、用户权限管理、加密鉴权、VLAN设定、RADIUS认证等；6）先进的交换技术u 100Mbps, 1000Mbps全线速全双工交换；u 卡轨式安装和19”机架式安装；u 模块化可定制的设计；u 一个软件平台，千种产品；u 各种接口可以按需选择；7）丰富的管理功能u 支持SNMP、WEB/Telnet/CLI、RMON，SSL，SSH等；u 支持Modbus TCP读取交换机状态，将网络管理与系统实时监控系统融合；二、地面工业以太环网节点交换机：加拿大罗杰康公司RS900G系列；技术参数：RS900G-24-D-2LC10：千兆单模光口2个，百兆电口8个。性能参数同RSG2200、RSG2100。三、井下工业以太环网节点交换机：唐山开诚电器有限责任公司KJJ125型矿用隔爆网络交换机；技术参数：千兆单模光口2个（或3个），百兆电口7个。四、生产数据服务器、历史数据服务器、WEB服务器：生产数据服务器：X3850M2 4U高，具体参数为：Intel Xeon Processor 7320 *2(2.13GHz/4MB L2 Quad Core), 通过扩展最大可平滑升级到16颗CPU，1066MHz FSB, 4-SMP, 8*1GB, HS 3*146GB SAS, 2*Memory Card,16DIMM,光通路诊断, Combo, 2*Giga Ethernet, 4U, RSA II , 2*1440w ，采用全新eX4芯片组，8个独立内存通道，32 内存插槽，采用DDR2/533MHz内存7个 PCI-E 8x插槽，其中2个支持热插拔4个内置2.5寸热插拔SAS硬盘标配支持RAID0,1，ServerRAID 10k支持RAID5 2个千兆以太网卡，支持TOE, iSCSI和RDMA集成管理控制器，全面支持远程管理。历史数据服务器、WEB服务器、网络管理服务器：X3650 2U高，具体参数为：英特尔 至强 四核处理器 , Xeon EM64T Quad-Core Intel Xeon Processor X5420 (2.5GHz 12MB L2 1333MHz 120w), 2*1GB, 3.5 HS 146GB SAS HDD, 2*Giga Ethernet, Light Path, CD-RW/DVD Combo, 2U ,HS 835W Power。第三章 生产自动化系统第一节 生产自动化系统组成生产自动化系统由以下子系统组成：1、综采工作面监控系统 4102综采工作面监控系统 4102综采工作面顺槽胶带监控系统2、主运输系统监控系统 大巷胶带机监控系统 主斜井胶带机及101胶带机监控系统3、井下排水监控系统4、矿井通风监控系统5、空压机站监控系统6、副斜井提升监控系统7、矿井供电监控系统 矿井35/10kV变电所监控系统 矿井井下供电监控系统u 井下一号主变电所u 井下二号主变电所u 井下盘区变电所8、选煤厂监控系统9、地面辅助设施监控系统第二节 综采工作面监控系统方案一、4102综采工作面监控系统1、监控对象4102综采工作面主要设备：采煤机、刮板输送机、转载机、破碎机、乳化泵站、喷雾泵站等。2、系统设计方案组合开关控制系统提供RS485通讯接口（Modbus-RTU通讯协议）。采煤机、液压支架、“五泵三机”均随机配套控制系统，上述控制系统提供RS485通讯接口（Modbus-RTU通讯协议）。本方案在4102综采工作面设一PLC控制站，主控装置采用GE公司PACsystem RX3i系列PLC。控制站配置Modbus通讯模块与组合开关控制系统预留通讯接口以Modbus通讯协议进行通讯，将组合开关的各种电量信号采集到PLC控制站；同时与采煤机控制系统、液压支架控制系统、“五泵三机”控制系统预留通讯接口以Modbus通讯协议进行通讯，实现系统的信息交换功能。控制站配置工业以太网模块，实现4102综采工作面监控系统监控信息的上传功能。该控制站作为4102综采工作面监控系统与矿井综合自动化网络的连接桥梁，将该系统接入到矿井综合自动化系统的井下光纤工业以太环网上。在矿井生产调度指挥中心可观察到4102综采工作面监控系统的设备参数和运行状态。控制站外壳采用隔爆控制箱，控制电源供电选用隔爆电源。同时，该控制站与4102综采工作面顺槽胶带监控系统通讯，实现顺槽胶带与综采工作面设备的闭锁。3、系统网络接入方式该系统配置工业以太网交换机，通过光纤连接至顺槽胶带机监控系统的工业以太网交换机，再通过顺槽胶带机监控系统的工业以太网交换机接入矿井综合自动化系统的井下光纤工业以太环网上。4、系统实现功能 实现控制站接入矿井综合自动化系统的井下光纤工业以太环网； 实现组合开关内电量参数的监测； 实现采煤机控制系统、液压支架控制系统、“五泵三机”控制系统的监测功能； 实现顺槽胶带与综采工作面设备的闭锁。5、系统配置图采煤机控制系统