司马煤业有限公司全矿井综合自动化系统总体规划方案司马煤业有限公司自动化部2007-10-19一、系统概述随着我国煤炭事业的发展，高产、高效煤矿对生产过程监控、全矿井生产安全环境监测、生产过程信息综合利用等方面的网络化、自动化和智能化提出了更高的要求。
司马煤矿隶属潞安集团的大型现代化矿井，矿井中的自动化子系统已建、在建及近期准备建设的项目有主井提升监控系统、副井提升监控系统、通风机在线监测系统、35KV电力监测系统、6KV电力监测系统、锅炉房自动控制系统、KJ95安全监测监控系统、KJ90人员定位考勤系统、地面压风机控制系统、井下电力调度系统、地面选煤厂集中控制系统、井下胶带机集中控制系统、井下工业电视系统为了更好地发挥各自动化系统的作用，协调生产过程中系统间的关系，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，需要对这些自动化系统进行整合，并进行司马煤矿综合自动化系统集成建设的设计。
综合自动化系统是将先进的自动控制、通讯、计算机技术、信息技术和现代管理技术结合，将企业的生产过程控制、优化、运行、计划与管理作为一个整体进行控制与管理，提供整体解决方案，以实现企业的优化运行、优化控制与优化管理，从而成为提高企业竞争力的核心高技术。
综合自动化是煤矿实现高产高效的有效手段，对于提高煤矿的生产运行状况、安全水平、事故灾害预测预报以及生产业务管理具有重要的作用。
通过综合自动化系统的建设要求实现：1、生产的综合自动化促进全矿的管理综合自动化，大量的安全生产监测数据是管理综合自动化的基础，通过对监测数据进行转换、整理、挖掘，管理系统对全矿的安全生产状况进行综合性动态分析，为领导科学决策提供依据。
2、综合自动化系统与管理信息系统有机结合，可加强企业内部协作与通信，提高生产和管理效率，增强企业的市场竞争力，使煤矿企业的综合自动化进程实质性的跨上一个新台阶。
3、使管理人员从繁硕的手工事务性劳动中解脱出来，以便从事更高水平的管理工作。
4、实现对网络的集中管理，对网络上的各种设备进行监控和处理，对网络的正常运行提供保障。
5、能够有效的实现生产、安全管理和综合查询等功能，使其成为一个综合性的综合自动化网络。
为实现系统采用当今国际、国内先进的监控监测技术、视频技术、网络技术等为公司建成一个现代化的安全监测信息网络系统。
1.1 对全矿井综合自动化系统的要求通过对矿井综合自动化系统的整体规划设计，使系统达到以下要求：(1)、对矿井的主要机电设备进行状态监测和集中控制。
(2)、掌握全矿井生产设备的运行参数和信息。
(3)、掌握全矿井下人员的出勤情况和各采区、工作面人员分布情况(4)、随时随地传递全矿生产和安全信息，为领导指挥生产提供第一手资料。
(5)、强化辅助运输的监控与调度，提高辅助运输能力(6)、对地面储、装、运进行监测监控，提高装车速度和能力(7)、对洗煤厂进行监测，强化调度和协调。
(8)、提高经营质效，降低成本，减少直接生产人员，改善安全状况，创建本质性高产高效矿井。
1.2 系统范围及自动化控制水平潞安集团司马煤矿的现代化网络系统设计总体上划分为三层：信息管理层、控制层、设备控制层。
其中设备控制层目前部分已由煤矿专用、成熟的设备厂商所负责。
信息管理层信息管理层由网络管理服务器、数据库服务器、WEB服务器、视频服务器和个人计算机、工业以太网设备及相关的软件通过基于TCP/IP的Ethernet组成，Ethernet贯穿于全矿各管理职能部门。
连接在以太网上的个人终端能够以WEB浏览器的方式获得他权限以内的数据。
连接在以太网上的工程师站通过赋予一定权限后可通过网关进入控制层,对控制系统进行监控。
信息管理系统必须能够支持远程登录进行数据存取。
速度：主干1000Mbps，桌面100 /1000Mbps。
介质：骨干网连接必须通过交换机进行，连接介质选用光纤；个人终端设备采用六类双绞线接入交换机。
网络服务：系统应能够在同一介质链路上同时支持信息浏览、数据采集等功能。
控制层控制层网络部分由PLC现场控制分站、远程I/O分站、现场操作员站、就地和中央控制站、信息层和控制层网关设备、控制总线等组成。
提供实时I/O控制、数据采集和编程下载等功能。
本次系统方案设计建立在全矿井的综合自动化网络系统基础之上，主干网络采用光纤传输，能够把矿井的设备控制层各子系统连接到该系统平台上，通过该系统往下能对矿井内各控制子系统发布控制命令，并能监视各子系统内设备的运行状态，收集所需的生产和安全参数；往上能够联接信息管理网，实现司马煤矿与公司之间的生产与管理信息交换。
根据煤矿建设和生产的特点，此网络系统可以满足：1)硬件设备选型符合有关国家标准和行业标准，并通过国家技术监督局认定的检测机构的型式检验。
用于易爆环境的设备，通过国家技术监督局认定的检测机构的防爆检验，并取得“防爆合格证”。
下井设备取得国家煤矿安全局的“煤矿安全标志”，充分考虑满足防爆、防尘、抗高温潮湿和电磁干扰的要求。
地面系统充分考虑防雷和抗电磁干扰的设备。
2) 在物理上和逻辑上都考虑到网络信道的冗余，确保网络通路的安全。
当系统某一子系统的通讯或元器件出现故障时，不能影响其他子系统的通讯和整个网络的传输性能。
3) 系统能随着矿井建设规模进程做到整体规划分步实施，并能随着技术的发展方便升级。
系统可靠性高、稳定性强、人机界面友好、操作简单、维护方便。
4) 充分考虑系统平台和数据的安全性。
具有可靠的身份认证机制、数据备份和病毒防护功能，具有防止黑客侵扰的有效措施。
5）对于安全监控系统、选煤厂自动化控制系统。
各系统内部的中心操作站尽量具有平级操作能力。
6）整个网络系统的选型和配置，质量可靠，设备一流，并对整个系统的性能及所需软硬件作详细描述。
设备层主井提升监控系统副井提升监控系统通风机在线监测系统35KV电力监测系统6KV电力监测系统锅炉房自动控制系统KJ95安全监测监控系统KJ90人员定位考勤系统地面压风机控制系统井下电力监测系统地面选煤厂集中控制系统井下运输胶带机集中控制系统井下工业电视监控子系统自动化总体水平建立全矿井自动化控制中心，在矿井综合自动化集控中心对设备控制层所含设备进行集中控制和监视。
最终可以实现井下皮带、变电所等电气设备能实现无人值守，日常仅有巡检工进行巡视和维护，巡检工可以就地紧停现场设备或根据现场情况向控制中心汇报需要起停哪些设备，但设备的起停是由调度员根据总体情况来确定和操作的，实现全矿的管控一体化。
信息管理中心的主要服务器如管控服务器、网络交换机以及操作站等实行冗余配置。
上述硬件均采用进口或高档设备。
综合自动化系统将各个子系统的信息在集控中心建议采用4×2 DLP大屏显示，另设置4台液晶显示器。
网络结构的基本要求1．往下能对矿井内各控制系统发布控制命令，并能监视各子系统内设备的运行状态以及所需的生产和安全参数；往上能够上联集团公司广域网，实现矿井与公司之间的生产与管理信息及时交换，实现管控一体化。
2．建立一个综合自动化集控中心，在综合自动化集控中心能够做到部分电气设备能在地面综合自动化集控中心进行集中监视和控制，设备的监视和控制均在调度中心进行，实现全矿的管控一体化。
3．在综合自动化集控中心能对联网的各子系统按照生产工艺的要求进行划分，便于控制和调度。
4．根据上述要求建立一个快捷的网络系统，要求此系统要充分安全、先进、可靠，能够满足生产和管理的要求。
5．系统随着矿井建设能够整体规划分步实施，并能随着技术的发展方便升级。
6．设备选型符合有关国家标准和行业标准。
1.3 设计原则考虑到潞安集团司马煤矿综合自动化系统工程的实际应用状况和将来的发展趋势，各系统的实际需求及具体的使用特性，同时兼顾技术新旧更替不断加快的特点，整体方案设计遵循以下设计原则：1.3.1 先进性、成熟性使用先进、成熟、实用和具有良好发展前景的技术，使得各个子系统具有较长的生命周期，不盲目追求高档次，既能满足当前的需求，又能适应未来的发展（包括设备和技术两方面内容）。
1.3.2 实用性由于现代煤矿企业的安全、生产监控及调度任务、各职能部门之间业务的联系在很大程度上是以网络为基础，而安全、生产监控则对数据的实时性要求很高。
因此，在设计上应保证网络的处理能力和带宽越大越好。
1.3.3 可靠性高效稳定的系统，能提供全年365天，一天24小时的不停顿运作。
对于安装的服务器、终端设备、网络设备、控制设备与布线系统，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。
实时监控的不可间断性决定了在网络设计中（尤其是网络主干）必须考虑提高网络运行的可靠性，保证系统在一个节点出现意外时整个系统仍能运行。
因此，在硬件选型、线路、支撑环境及结构上都必须高质量，并保证核心网络设备具备冗余。
同时，采用先进的防火墙技术保证系统的安全1.3.4 安全性网络的各个环节要尽可能多的提供安全保密措施，来保证网络的性能。
安全措施应包括：防病毒、防黑客、防止非法或越权访问、传输加密、安全策略控制等。
1.3.5 易操作性先进且易于使用的图形人机界面功能，提供信息共享与交流、信息资源查询与检索等有效工具。
1.3.6 实时性设备和终端必须反应快速，充分配合实时性的需求。
1.3.7 完整性提供与各种外界系统的通信功能，确保信息的完整性并充分利用在整体系统的运作上。
1.3.8 可查询性提供易于使用的数据库功能，让使用者能随时查询信息及制作所需的报表。
1.3.9 互联性和可扩展性把各子系统有机结合起来，满足信息层结构中各层之间信息沟通，增加各子系统之间的互联性和可扩展性。
充分考虑将来需求的成长空间，所提供的系统平台与技术将充分配合未来功能及扩充项目的需求，以避免将来重复的投资。
标准化、结构化、模块化的设计思想贯彻始终，奠定了系统开放性、可扩展性、可维护性、可靠性和经济性的基础。
1.3.10 经济性在一定的资金资源下，尽量有效地利用，以适当的投入，建立一个尽可能高水平的、完善的网络系统。
所有设备的选型配置和采购订货，坚持性能价格比最优的原则，同时兼顾供货商的资信度和维修服务能力。
1.4 设计标准遵照以下国家规范、标准要求（以现行执行版为准）《煤矿安全规程》（2006年7月1日起施行）；《煤炭工业矿井设计规范》；《煤矿安全装备基本要求》；《煤矿监控系统总体设计规范》；《煤矿监控系统中心站软件开发规范》；《爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备要求》；《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》；《煤矿通信、检测、控制用电工产品通用技术条件》（MT 209）；《设备可靠性试验》（GB 5080.1～7）；《电气设备的抗干扰特性基本测量方法》（GB4859-84）；《矿井通风安全监测系统装备标准和使用管理规定》；《“九五”期间煤炭工业电子信息发展规划纲要》；《煤炭调度综合自动化装备技术规范》；《集团公司管理信息系统基本模式与实施建议》；《监测监控质量标准化实施标准》；1.5 系统总体设计矿井综合自动化系统是整个矿井安全生产监控系统信息的集成，它需要一个快速、安全、运行可靠的网络平台为大量的信息流动提供支撑，同时要有一个功能全面的安全生产信息应用系统为矿井安全生产的科学调度提供决策支持。
