GE智能平臺解決方案在礦井綜合生產(chǎn)自動化系統(tǒng)中的應用

1. 應用背景

寺河礦是國家“九五”期間重點建設項目，礦井位于沁水煤田東南邊緣，工業(yè)場地位于沁水縣嘉峰鎮(zhèn)殷莊村。礦區(qū)西側(cè)緊鄰侯月鐵路，距候月鐵路嘉峰車站1公里，距陽城電廠20余公里，并有鐵路專用線直接相連。

寺河礦于1996年12月30日開工建設，引進國外先進生產(chǎn)設備及工藝，2002年11月8日通過國家驗收正式投產(chǎn)。2006年經(jīng)山西省煤炭工業(yè)局核定礦井生產(chǎn)能力為1080萬噸/年，是晉城煤業(yè)集團首個千萬噸級礦井。全礦在冊正式員工3856人（截止到2008年6月底），目前井下有兩個綜采隊，三個連采隊、二個連掘隊、一個預備隊、一個瓦斯抽放隊；輔助生產(chǎn)單位有洗煤廠、井下機電隊、地面運行工區(qū)、運安工區(qū)等單位；設置有調(diào)度室、生產(chǎn)技術室、機電科、通風科、地測科等職能科室。

礦井設計為斜井盤區(qū)開拓方式，綜合機械化開采。采區(qū)布置分為東區(qū)、西區(qū)、北區(qū)三個部分，目前只開采東區(qū)，同時正在積極做好西區(qū)和北區(qū)的開采準備工作。寺河礦井田面積約為230平方公里，南北走向長約12公里，東西傾斜寬約23公里，地質(zhì)儲量為15億噸。全井田可采煤層分為3#、9#、15#共3層煤層，總厚度10.32米。其中，主采煤層3號煤平均厚度為6.31米，可采儲量2.1億噸。煤種為低硫、低中灰、高發(fā)熱量、高機械強度的無煙煤，為優(yōu)質(zhì)化工原料和動力用煤。

寺河礦自建礦伊始，就確立了建設國內(nèi)領先、國際一流現(xiàn)代化礦井的戰(zhàn)略目標，引進了世界先進技術和裝備：綜采采用長壁工作面一次采全高采煤工藝，采煤機為德國艾柯夫公司SL-500型采煤機；掘進采用連采、連掘工藝，連采機從美國久益公司進口，掘進機采用美國12CM27-10E型連采機及配套設備；輔助運輸全部采用膠輪車運輸；寺河礦選煤廠始建于1996年，2002年 12月投產(chǎn)，設計入洗能力為800萬噸/年，經(jīng)過2004-2006年的技術改造，入選能力增至1500萬噸/年；選煤采用重介分選工藝，主洗系統(tǒng)主要設備從朗艾道公司引進；裝車采用美國KSS定量裝車系統(tǒng)，裝車能力達到5000噸/小時，主導產(chǎn)品為洗中塊、洗小塊、洗末煤、標末煤，2005年曾獲“全國十佳選煤廠”榮譽稱號。

為使晉城煤業(yè)集團寺河礦井的信息化建設達到業(yè)內(nèi)先進水平，更好地發(fā)揮企業(yè)信息化建設作用，提高機械設備的利用效率，提高安全生產(chǎn)和管理水平，開發(fā)信息資源的價值，企業(yè)需進行綜合信息管理系統(tǒng)的建設，其必要性可以概括如下：

• 早期的生產(chǎn)自動化監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)處于相互獨立的狀態(tài)，各系統(tǒng)自成體系，信息不能互通，形成“信息孤島”現(xiàn)象。
• 通訊線路重復投資建設，費用過高，不僅系統(tǒng)維護量大，且整體可靠性差，維修、維護困難。

早期的各生產(chǎn)自動化子系統(tǒng)無法實現(xiàn)網(wǎng)絡共享，無法統(tǒng)一監(jiān)測，無法統(tǒng)一調(diào)度，嚴重影響了生產(chǎn)力水平的提高。

由于各自動化子系統(tǒng)采集信息不能綜合利用，所以很難從系統(tǒng)工程的角度來整體對企業(yè)進行統(tǒng)一的自動化管理，難以有效的整合各種資源和發(fā)揮自動化的較大效益。

企業(yè)業(yè)務管理各子系統(tǒng)沒有統(tǒng)一數(shù)據(jù)標準、業(yè)務規(guī)范，不能有效整合底層自動化數(shù)據(jù)及企業(yè)管理數(shù)據(jù)為領導決策提供合理的依據(jù)。

2. 客戶需求

寺河礦綜合自動化系統(tǒng)搭建，基于GE 智能平臺 Proficy軟件平臺，由北京陽光金力公司負責工程實施。礦井綜合信息化目標：通過優(yōu)化礦井生產(chǎn)相關的資源綜合管理調(diào)控能力，建立晉城煤業(yè)集團寺河礦井監(jiān)測、控制、管理一體化的、基于網(wǎng)絡的信息化系統(tǒng)集成，以實現(xiàn)全礦井生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的過程控制自動化、安全生產(chǎn)綜合調(diào)度指揮和業(yè)務運轉(zhuǎn)網(wǎng)絡化、行政辦公無紙高效化。

1）應用計算機技術、網(wǎng)絡技術、信息技術、控制技術、智能技術、和煤礦生產(chǎn)工藝技術，實現(xiàn)企業(yè)的經(jīng)營、生產(chǎn)決策、安全生產(chǎn)管理和設備控制等信息的有機集成。

2）應用計算機技術、網(wǎng)絡和自動控制技術實現(xiàn)在礦調(diào)度指揮中心監(jiān)測井下環(huán)境參數(shù)，集中控制井上、下機電設備，減少井下作業(yè)人數(shù)，達到減人增效和提高礦井安全水平的目的。

3）通過應用軟件，實現(xiàn)生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)安全調(diào)度、生產(chǎn)過程控制較優(yōu)化，并能實現(xiàn)對關鍵設備的狀態(tài)監(jiān)測和故障分析。

4）保證煤礦生產(chǎn)安全，提高產(chǎn)量和質(zhì)量，提高企業(yè)經(jīng)濟效益和競爭能力。

5）利用先進的技術和合理的方案，使系統(tǒng)具有良好的性價比。

系統(tǒng)建設完成后，應能夠使晉城煤業(yè)集團寺河礦井上下各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)工況信息和視頻信息在一個統(tǒng)一網(wǎng)絡平臺上運行，在異構(gòu)條件下進行聯(lián)通與共享，能夠使不同功能的應用系統(tǒng)聯(lián)系起來，協(xié)調(diào)有序運行，使各自獨立的監(jiān)控系統(tǒng)信息實現(xiàn)共享。

系統(tǒng)建設完成后能夠?qū)θ�礦井安全、生產(chǎn)的主要環(huán)節(jié)進行實時監(jiān)測、監(jiān)視和必要的控制，實現(xiàn)全礦井的數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)調(diào)度、決策指揮的信息化、科學化，為礦井安全生產(chǎn)、有效預防和及時處理各種突發(fā)事故和自然災害，提供有效手段，為企業(yè)信息化的應用和發(fā)展奠定基礎。

3. 解決方案

3.1系統(tǒng)概述

集中監(jiān)測與控制系統(tǒng)在煤礦綜合自動化系統(tǒng)和安全生產(chǎn)管理信息化系統(tǒng)中起著承上啟下的作用。集中控制系統(tǒng)既是煤礦綜合自動化的核心，也是安全生產(chǎn)管理信息化的數(shù)據(jù)源的重要提供者。在煤礦綜合自動化和安全生產(chǎn)管理信息化工程的網(wǎng)絡拓撲中，集中控制系統(tǒng)貫穿了控制網(wǎng)和管理網(wǎng)兩層網(wǎng)絡。

子系統(tǒng)包括：底層硬件設備、副井提升子系統(tǒng)、井下皮帶監(jiān)控子系統(tǒng)、通風子系統(tǒng)、電網(wǎng)子系統(tǒng)、安全監(jiān)測子系統(tǒng)等等。各子系統(tǒng)負責底層硬件設備數(shù)據(jù)的采集及執(zhí)行控制命令，并作為IO Driver。數(shù)據(jù)采集器從各子系統(tǒng)的IO Driver中采集實時數(shù)據(jù)并實時的發(fā)送至數(shù)據(jù)服務器中的工業(yè)庫中。工業(yè)庫負責數(shù)據(jù)的存儲，并為集中控制系統(tǒng)監(jiān)控中心（人機界面）提供實時數(shù)據(jù)。控制網(wǎng)中的數(shù)據(jù)服務器通過單向防火墻將數(shù)據(jù)傳送到管理網(wǎng)中的工業(yè)庫鏡像服務器中，為其他數(shù)據(jù)分析軟件提供數(shù)據(jù)源。WEB服務器可將集中控制系統(tǒng)監(jiān)控中心以網(wǎng)頁的形式發(fā)布，支持多用戶遠程訪問，其數(shù)據(jù)源來自工業(yè)庫鏡像服務器。集中控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

3.2系統(tǒng)數(shù)據(jù)流

自動化系統(tǒng)采用GE Intelligent Platform的Proficy HMI / SCADA – iFIX軟件，以完成采集現(xiàn)場設備數(shù)據(jù)的任務，并將這些信息通過工業(yè)庫進行存取，用以進一步數(shù)據(jù)處理和報表查詢，通過Portal3.0 WEB軟件可將集中控制系統(tǒng)監(jiān)控中心以網(wǎng)頁的形式發(fā)布，支持多用戶遠程訪問。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)流如下圖所示：

3.3系統(tǒng)軟件描述

礦井綜合自動化平臺軟件建立在GE Intelligent Platform的Proficy軟件產(chǎn)品的基礎上，這包括HMI監(jiān)控軟件、工業(yè)庫、Portal3.0 WEB發(fā)布軟件等。

應用于礦井綜合自動化平臺軟件建立的主要軟件產(chǎn)品如下：

• 服務器（SCADA Server）：從現(xiàn)場PLC、儀表采集數(shù)據(jù)；產(chǎn)生報警，控制；存儲現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)到過程數(shù)據(jù)庫。
• 客戶端 (View Node)：從SCADA Server訪問數(shù)據(jù)；以圖形畫顯示實時生產(chǎn)過程。
• lPortal3.0 WEB軟件：通過Portal3.0 WEB軟件可將集中控制系統(tǒng)監(jiān)控中心以網(wǎng)頁的形式發(fā)布，支持多用戶遠程訪問。
• 工業(yè)庫

將現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)信息通過工業(yè)庫進行存取，用以進一步數(shù)據(jù)處理和報表查詢。

選用GE  Proficy軟件平臺主要基于該軟件產(chǎn)品平臺的如下特點：

• 應用案例在中國煤炭行業(yè)較多，Proficy平臺已在中國數(shù)十個礦井的綜合自動化建設中選用。
• 軟件系統(tǒng)有各種主要PLC、DCS產(chǎn)品的驅(qū)動軟件集合，使用煤礦子系統(tǒng)眾多、設備類型不統(tǒng)一的特點。這些驅(qū)動程序可以避開OPC等低速接口的限制，實現(xiàn)數(shù)據(jù)更穩(wěn)定可靠的傳輸。
• 對于煤礦行業(yè)特有的瓦斯監(jiān)測、人員定位等系統(tǒng)，GE 智能平臺 Proficy軟件平臺可以通過TXT、數(shù)據(jù)庫直接連接的方式進行數(shù)據(jù)獲取，滿足煤礦行業(yè)特定標準的實現(xiàn)。
• GE 智能平臺 Proficy軟件平臺有很好的擴展性和可伸縮性，方便配置，就可應用在不同規(guī)模的礦山；軟件的開發(fā)接口豐富，為將來的更進一步的信息化建設打下良好基礎。
• GE 智能平臺 Proficy軟件產(chǎn)品的在線修改功能強大，適合煤礦生產(chǎn)環(huán)境多變、系統(tǒng)復雜、需要經(jīng)常進行調(diào)整的特點。

3.4 系統(tǒng)功能介紹

• 數(shù)據(jù)采集

負責根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)設備（如上位機、PLC）采集數(shù)據(jù)，以圖形畫顯示實時生產(chǎn)過程，并將數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫服務器，為分析提供歷史數(shù)據(jù)。

• 數(shù)據(jù)存儲

將設備運轉(zhuǎn)、設備操控、設備的歷史數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)配置信息保存在工業(yè)庫服務器，為生產(chǎn)統(tǒng)計及系統(tǒng)、設備性能分析提供歷史數(shù)據(jù)。

• 實時監(jiān)測

實時監(jiān)測井下生產(chǎn)與安全狀況：對井下設備運行狀況動態(tài)監(jiān)測、對井下安全監(jiān)控系統(tǒng)的瓦斯、一氧化碳等傳感器的數(shù)據(jù)實時監(jiān)測、選取工業(yè)視頻實時監(jiān)測、并可以對井下人員位置實時跟蹤監(jiān)測。及時發(fā)現(xiàn)、處理報警信息，自動對超限、斷電等異常情況聲光報警，并提供報警事故處理方法，報警歷史信息可以圖文一體化地查詢、統(tǒng)計、分析。

• 設備動態(tài)監(jiān)測

系統(tǒng)通過獲取井下自動化設備的實時數(shù)據(jù)，將井下生產(chǎn)狀況以圖文一體化方式可視化地展現(xiàn)在辦公桌面上。調(diào)度員及生產(chǎn)調(diào)度管理者通過生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)便可足不出戶地實時掌握一線生產(chǎn)狀況。通過設置各種自動化設備的報警參數(shù)，系統(tǒng)能夠?qū)Ω鞣N生產(chǎn)異常狀況自動報警，提醒調(diào)度員及時處理生產(chǎn)現(xiàn)場的異常狀況。

通過和井下自動化系統(tǒng)的接口，利用組態(tài)技術把傳輸皮帶的各個重點監(jiān)測點

相關閱讀:

• ...2010/12/28 09:59·GE智能平臺 控制系統(tǒng)在山東信發(fā)鋁電集團新疆農(nóng)六師煤電有限公司碳素廠和鋁廠項目中的應用
• ...2010/12/08 11:21·基于GE智能平臺的智能工廠建設探索
• ...2010/09/25 16:00·GE智能平臺在梅花井礦綜合自動化中的應用
• ...2010/08/31 11:33·GE智能平臺PAC8000控制系統(tǒng)在PVC生產(chǎn)中的應用
• ...2010/06/09 16:09·GE智能平臺 PACSystems RX3i系統(tǒng)在大慶南三油庫站控系統(tǒng)中的應用