煤矿综合自动化系统的设计与研究
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选煤厂自动化系统的研究与应用作者:田宏彬来源:《城市建设理论研究》2014年第09期摘要:本文介绍了选煤厂综合自动化系统的整体设计,包括硬件架构、软件架构以及典型的应用,展望了选煤厂综合自动化系统的发展趋势。
关键词:选煤厂;综合自动化;生产管理;设备管理中图分类号: TU85文献标识码: A引言在当今社会经济快速发展的背景下,重工业得到迅速发展,煤炭是重工业的能源起到至关重要的作用,对精煤的需求量越来越大,因此我国选煤厂在近几年得到迅速发展。
随着技术的提高,选煤工艺也不断改进,传统的控制系统也随之发生根本的变化,尤其是计算机网络、控制、通信、电气技术以及现场传感器仪表技术的迅速发展,对选煤厂的集中控制系统提高了要求。
现代选煤厂向着集成化、智能化发展,这就要求选煤厂有功能强大的自动化系统,从而为生产管理提供可靠的数据。
一、原煤预处理系统工艺下图为原煤动筛车间工艺流程图图1原煤动筛车间工艺流程图二、系统架构选煤厂综合自动化将选煤生产全过程建成一个以工业以太网+现场总线的网络平台,将功能集成为各系统联系起来协调有序运行,实现信息、数据的连通与共享,从而避免信息孤岛的出现,使得信息资源和设备资源得以充分发挥,提高选煤厂生产管理水平、实现高效运行。
要设计选煤厂综合自动化系统,首先搭建完整的综合自动化网络平台,为选煤厂生产监控、安全管理、接入集团公司信息网络等提供硬件传输平台。
然后在建好的系统网络平台之上采用统一的集成架构采集现场的各种生产数据和视频信息并进行信息整合。
(一)、硬件架构选煤厂综合自动化系统采用三层网络架构,包括设备层、控制层和管理层。
设备层通过现场总线将底层的设备直接连接到选煤厂的各种控制器上,实现对现场设备、仪表等的实时监控;控制层则实现具有I/O控制、闭锁和报文传送,这种开放型网络提供任务关键控制数据(例如I/O数据刷新)和控制器之间互锁的功能。
(二)、PLC控制原理与选型原则在现代化的工业生产设备中,有大量的数字量及模拟量的控制装置,例如电机的起停,电磁阀的开闭,产品的计数,温度、压力、流量的设定与控制等,工业现场中的这些自动控制问题,可编程控制器(PLC)已成为解决的最有效的工具之一。
矿井综合自动化系统的设计与实施的开题报告一、选题背景随着信息化技术的不断发展和应用,在矿山生产过程中,矿井综合自动化系统的应用越来越普遍,成为提高生产效率、保障生产安全的重要手段。
矿井综合自动化系统可以通过物联网技术、自动化控制技术、人机交互技术等多种技术手段实现对矿山生产过程的监测、控制和管理,提高生产效率、降低成本、减少人力资源的浪费,促进矿山可持续发展。
二、选题意义矿井综合自动化系统是信息化技术与矿山生产管理紧密结合的产物,在能源、钢铁、化工等诸多产业中都有广泛应用。
本文旨在通过对矿井综合自动化系统的设计与实施,探究矿井自动化控制技术在提高矿山生产能力、保障生产安全、降低生产成本等方面的应用价值,为我国能源、冶金等产业的转型升级提供技术支持和理论指导。
三、研究目标本文的研究目标是设计和实施一种高效、可靠、灵活的矿井综合自动化系统,实现对矿山生产过程的自动监测、自动控制、自动报警和数据管理,并在实践中验证该系统的应用效果和经济效益。
四、研究内容和方法1.研究内容(1)矿井生产过程的分析和评估,确定自动化应用的优化方案。
(2)通过物联网技术、自动化控制技术、人机交互技术等多种技术手段实现对矿井综合自动化系统的设计。
(3)基于PLC控制器,开发矿井综合自动化系统的控制程序,实现对达到预设条件的生产现象如转速、流量、温度等自动控制。
(4)通过建立数据采集平台,实现对生产数据的采集、监测及分析,并实现对数据的储存和管理。
(5)系统实验和测试,对矿井综合自动化系统进行验证和评估,分析系统的应用效果和经济效益。
2.研究方法(1)文献综述和实地调研,掌握矿井生产过程的特点和现状,以及自动化技术的发展趋势。
(2)系统设计和实施,采用物联网技术、自动化控制技术、人机交互技术等多种技术手段,设计并实现矿井综合自动化系统。
(3)基于PLC控制器,编写矿井综合自动化系统的控制程序。
(4)部署数据采集平台,实现对生产数据的采集、监测及分析,并实现对数据的储存和管理。
全矿井自动化平台的合理设计与研究【摘要】本文主要针对矿井自动化平台的要求,提出全矿井自动化平台的系统构造。
本文的设计基于opc技术的网络实时数据库,不但给出了opc数据的实时模型,而且实现各系统之间的资源共享,以实现全矿井自动化。
【关键词】矿井自动化网络实时数据库设计中华人民共和国第十五年计划纲要提出的目标与任务,是完成中国的经济结构和产业结构的调整和升级。
利用高新科技和网络技术来改造和提升传统产业,使我国的传统产业更加强大。
本文的重点推广内容就是全矿井信息化网络系统。
1 全矿井综合自动化平台的提出综合自动化就是通过我国的高新技术一计算机网络技术、通信技术、自动化技术等,通过数字化、自动化等来管理和生产.并且通过企业管理信息系统等技术进行集成设计,用来完成企业的生产、经营和管理的高度自动化,并提高企业的安全性和高效运行的最新技术,使用了该技术的企业,必将提高生产效率。
目前在煤炭这一行业中所实行的高效现代化矿井的建设,是要求我国的矿井由机械化向自动化、智能化不断转变。
为了提升我国煤矿的经济效率,建立一个自动化平台是非常有意义的。
2 系统结构全矿井自动化平台是利用各种高端技术。
将矿井下现场的信息和地面现场的信息利用光传输系统和局域网传输至数据中心,并由调控人员远程监控;并进行数据处理,最终使各类信息可以在网络终端分类实时显示,在有故障和事故发生前,可以提前报警和预警,并且可以提供预警方案,方便上级的指挥和调度。
整个系统监控是由地面和井下两种监控系统组合而成。
从硬件设备来看,整个过程监控的硬件有plc、监控主机等;从软件这一个角度来看,整个过程的监控有各种各样的监控软件以及利用光传输系统的组态软件等。
数据中心还有两个主要的作用,首先是通过opc的客户端访问各种子系统,通过各种子系统收集到的信息,进行管理,并且保证数据的安全。
矿井自动化平台是通过采矿和运筹学理论把各类信息在调度中心的监视屏分类实时显示。
智能煤矿综合管控平台设计及关键技术研究摘要:煤炭工业设备监测系统的使用和维护,以及煤矿工业计算机自动化技术的日益普及,都涉及大量的人力和物力。
一方面,该方案与所有现有和未来的监测监控系统相集成,使同一平台上的所有系统都能进行数据采集、储存和显示,并通过数据处理实现对井下设施的有效监测。
从煤炭运行信息的发展现状出发,介绍了孙家岔龙华煤矿综合管控系统,分析了信息管理平台系统的结构和特点。
本文主要论述了该系统的实现和提高煤矿企业信息化重要技术。
关键词:煤矿、信息化、关键技术煤矿信息管理平台不冗余积累的生产煤矿信息。
为煤矿企业的可持续发展提供良好的保障,给企业带来潜在的经济和社会效益。
因此,建立煤矿综合信息管理系统是根据其技术趋势和国家政策进行的。
一、煤矿综合信息管理平台系统数据处理与模型建立数据收集和处理。
信息管理平台的收集和处理实施依赖,井下地质、煤炭埋藏地形特征。
收集的数据主要包括三个区域:数据井巷工程是采掘过程中运输设备、各种设备驱动因素和运输人员的主要通道。
此数据包含井底下方的开拓分图,该图主要包含用于创建虚拟模型的巷道横断面的大小、角度等。
地表测量数据是三维地质模型不可或缺的组成部分,是包含实现所需数据的地形模型,例如井口、煤仓等。
此外,地表模型是一种边界约束,它对后期计算具有更大的影响,并且必须能够更准确地表模型。
可以使用CAD或MapGis格式创建上面显示的图形数据,然后将其导入到3d dmine中以进行编辑和建模。
资源和采矿环境模型。
建模是三维软件的基础和核心。
创建构造、矿体和地表三维模型是实施信息集成平台的前提条件。
模型创建主要包括数据库创建、统计分析、数据转换和模型设置。
地质数据库的建立应基于所采集数据的初步整理与校验,钻孔开孔、坡度测量和采样分析,建立相应的地质信息数据库,并在虚拟三维模式下显示;地质数据库样本数据的基本统计分析和变函数分析为块模型单元参数和碳储量的计算提供了依据。
浅谈矿井综合自动化系统在煤矿的设计与应用【关键词】矿井电力;综合自动化;系统结构21世纪煤矿开采技术最为显著的特点,是计算机技术的全面应用和其功能的最大发挥,并将主宰矿山。
计算机技术能够使规划、信息、控制和监测等不同部门融为一体,从而使煤矿整个系统发生根本性的变化。
煤矿电力网络自动化系统是当前煤矿供电系统的主要发展方向,井下电力设备实现自动化监测、监控,对保证井下供配电设备正常运行,确保供电系统安全意义重大。
它将井下电网保护、控制、监视、测量、故障分析等功能集合在一起,目的是提高供电可靠性和供电质量,减少停电时间、面积,使调度员根据监视情况,在地面控制中心通过遥控、遥调等实现明智、必要的操作。
煤矿电力网络自动化系统是当前煤矿供电系统的主要发展方向。
1.我国煤矿自动化的发展历程我国煤矿自动化系统起源于20世纪60年代,当时根据国家综合部署,集合全国煤矿行业的电子、电控方面技术骨干,成立了一家煤矿行业唯一的专业自动化研究所。
20世纪70年代,老式继电器退休,取而代之的是晶体管和逻辑电路,这大幅度缩小了控制器体积,改善了控制功能,变得更加安全可靠。
1980年开始,煤矿行业的科研单位不断增多,我国自主开发了kj90、kj95、kj4/kj2000与kjg2000等监控系统,还借鉴引进了美国、澳大利亚等先进国家的先进技术。
至此煤矿的自动化控制和检测系统才真正应用到实践中。
1990年后,计算机技术进一步发展,形成了专用的独立的监控系统,以单片机为核心控制单元,内部的信息输入以模拟形式、fsk 形式、基带形式等简单的调制方式为主,传输电缆为矿用屏蔽电缆,传输速率在600~9 600bit/s之间。
这些系统大部分还是独立工作,很少有系统间信息的交换,每个系统的维护使用部门也不都一样。
进入21世纪后,以工业以太网为代表的信息网络技术迅速发展,煤矿各个专用的独立监控系统间的信息可以通过高速信息网实现快速的传输,两两之间的传输逐渐转变为总线传输方式,比如can 总线、rs485、rs232等,并被广泛应用。
煤矿综合自动化系统的设计与研究[摘要]煤矿综合自动化也被称为cimas(computer integrated mine automation system),是利用自动控制技术、网络技术、通信技术和计算机技术等先进技术,将煤矿的生成全过程建成现场总线加上工业以太环网为网络平台的矿井综合自动化系统。
本文结合工作实际,从综合自动化系统设计的目标出发,并就煤矿综合自动化系统设计的内容进行了研究与探讨。
[关键字]煤矿;综合自动化;设计;研究
煤矿综合自动化系统主要包括了风机在线监测监控子系统、电力监测子系统、瓦斯抽放监测子系统、主副井提升监测子系统、胶带机监测子系统和机车调度系统等等。
综合自动化系统将各自动化子系统在异构条件下进行有效的集成与整合,实现对生产状态的实时评估,以及业务数据的综合分析。
并通过对生产和安全中主要设备的监测与控制,以达成全矿井生产调度、数据采集和决策指挥的信息化管理,提高矿井预防和处理各种自然灾害和突发事故的能力。
1.煤矿综合自动化系统的建设目标
1.1采用多媒体通信技术、数据库技术、计算机网络技术和视频监控技术等多种先进技术,建立集合全矿井管理、控制和监测于一体化,并以网络为基础的大型开放式综合控制系统,进而实时矿井生产和建设中的各个环节的自动化控制。
1.2建立基于矿井生产和建设各个环节的就地自动化、远程自动
化和综合自动化的三级自动化体系,以最大程度的实现生产安全和减员增效的目的。
1.3建立矿井集中自动控制中心,使其成为矿井生产建设中各个环节的控制中心,以及实时数据信息传输的枢纽,为矿井生产的工程调度、综合过程控制、设备人员管理和故障分析等一系列工作提供全面的实时信息,并为矿井预防和处理自然灾害和突发事故提供信息基础。
1.4充分利用各种网络安全技术,以最大化保障自动化系统的网络安全,并确保系统的安全、顺利运行。
2.煤矿综合自动化系统的设计与研究
煤矿综合自动化系统的设计内容,主要包括了网络传输平台和子系统接入平台这两方面内容。
煤矿综合自动化系统的网络架构示意图,见下图1。
2.1网络传输平台的设计
通过建立全矿井的综合自动化网络系统,在主干网络采用单模光纤传输,将矿井的设备控制层各子系统连接到系统平台上。
并在监控中心建设终端环,对矿井内各控制子系统发布控制命令,监控各子系统中设备的运行状态,收集所需的生产与安全参数,同时通过web服务器连接信息管理网,实现生产管理信息的沟通与交换。
(1)网络传输平台的要求:应具有高度的可靠性、实时性、安全性和开发性。
(2)网络传输平台的特点:采用profinet技术标准,具有极
高的可用性;提供工控领域的全线产品,拥有产品一致性的特点;具有开发性的标准协议;备件和备品的通用性较强。
(3)网络传输平台主要设备的技术要求和配置
①传输光缆:光缆均使用单模,井下主光缆使用36芯光缆作为网络的传输线路;地面光缆则使用12芯光缆作为千兆工业以太网的传输链路。
②交换机:核心交换机配置不少于4个千兆光纤接口,并支持强大的端口扩展能力和网络路由功能;环网交换机配置不少于2个千兆光纤接口,并支持强大的端口扩展能力,接核心环网交换机不少于3个千兆光纤接口。
支持虚拟局域网技术(vlan),质量服务(qos),多播过滤功能(igmp),流量限制功能。
③服务器:使用双机热备方式的高性能服务器,亦或是部件级冗余的工业标准容错服务器,在满足功能需要的基础上,完成简单维护。
对服务器所有部件均要求能做到热插拔,即cup、电源、硬盘、内存、风扇或主机板等设备出现故障时,能在不停机的基础上进行更换,从而使硬件故障所导致的非计划停机时间能缩短在每年5分钟以内。
2.2子系统接入平台设计
(1)子系统接入的要求
对子系统接入硬件的要求为:上位机需使用opc方式;plc应具有支持profinet的以太网模块;使用标准化的以太网接口;具有良好的兼容性、可靠性和扩展性;某子系统的通讯或元器件出现故
障时,不影响其他子系统的的通讯和整个网络的传输性能。
对子系统接入软件的要求是:子系统的生产厂商应提供所有需要的i/o变量、组态图形、数据类型、名称等;子系统的软件通讯协议支持标准opc通讯协议;上位机的软件支持标准的opc接口,且数据的通讯延时不得大于0.5秒。
(2)硬件接入方式
根据控制点的分布、各自动化系统的特点和接入技术的特点,可考虑以下四种接入方式,并且需要原厂家提供软件通讯协议和以太网接口。
①plc接入方式:自动化系统采用plc进行控制,可以在plc上增加以太网模块,与交换机进行物理上的网络联接。
②上位机接入方式:对自动化系统较为简单,没有以太网接口,但有上位机,可以在该上位机上增加通讯以太网卡,与附近的交换机进行物理上的网络联接。
③扩展接入方式:对于自动化系统没有以太网接口,也没有上位机,但该系统支持rs484或profinet等现场总线,则可以增加转换设备,通过扩展方式转化成以太网接口与交换机进行物理上的网络联接。
④子网络接入方式:对于自动化系统已经很成熟,并且自成网络,对外有统一的以太网接口,则可通过rj45口与交换机进行物理上的网络联接。
(3)软件接入方式
当各个自动化系统与综合自动化的千兆以太网进行物理上硬件网络联接后,则需要解决通过软件进行数据通讯,各自动化系统可采用以下四种通讯方式:opc通讯方式、驱动通讯方式、dde/netdde 方式。
最为合适的是采用opc通讯方式,并使用原厂家提供的opc 接口。
①opc通讯方式:如该自动化系统具有上位机,且该上位机软件支持opc server,则可通过上位机软件的opc方式进行通讯。
②驱动通讯方式:如组态软件支持该自动化系统的plc的驱动,或者该plc有基于opc server的驱动,则可以通过组态直接与plc 通讯进行数据交换。
③dde/netdde方式:dde/netdde通讯方式是一种标准的网络接口,是ms windows操作系统提供的一种动态数据交换信息通讯机制,它允许两个应用程序通过连续自动的交换数据来进行对话。
3.总结:
煤矿综合自动化系统的建立,集合不同厂家的硬件设备与软件产品,实现了各综合自动化系统之间的相互配合和协调操作,使工业控制现场和企业信息系统之间无缝连接,进而加强了各种自然灾害和突发事故的处理能力,实现了矿井生产建设的网络化、信息化和科学化。
随着煤矿综合自动化系统的不断普及与应用,必然会推动我国煤矿向着高产、高效、安全的现代化方向不断前行。