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新柏煤矿公司综合自动化系统建设经验
科学技术是第一生产力，随着以信息技术为中心的当代科技革命在全球的蓬勃兴起，科技水平越来越成为企业核心竞争力的重要体现。近年来，华亭煤业集团公司积极实施科技兴企发展战略，高度重视现代信息技术的引进和运用，为企业实现安全、科学、和谐发展提供了有力的技术支撑。新柏煤矿公司在集团公司的大力指导、支持和帮助下，结合企业实际，在科技创新、现代信息技术推广运用等方面做了大量工作，取得了一定的成效。其中，矿井综合自动化系统的建设，大力提高了企业的信息化管理水平，为建设本质、安全、高效的现代化矿井奠定了技术基础。
一、新柏煤矿信息化现状
新柏煤矿有限责任公司原为崇信县地方煤矿，1993年10月开工建设，1997年10月简易投产，设计生产能力45万吨/年。2003年3月10日入组华煤集团后进行了120万吨/年改扩建工程。2005年9月通过了竣工验收。2008年核定矿井生产能力为150万吨/年。2003年入组华煤集团以后，按照集团公司总体规划思路逐步发展完善。在监测监控系统方面，先后建成了视频监控系统、人员定位系统、采空区火灾束管监测系统、电子秤原煤计量系统、风机在线监测系统。建设了地面35千伏、6 千伏变 1 / 9
电所电力监测系统、基于PLC控制的主井皮带主提升系统，1050大巷皮带提升系统和三采区皮带提升系统，通过这些KJ类数据监测系统和基于PLC本地控制子系统的建设，实现了新柏煤矿各种数据的实时在线监测和主要大型设备和要害场所图形图像监控。
为了实现各类数据共享利用，2008年新柏煤矿探索性的研究建设了新柏煤矿调度与监测信息集成平台，实现了矿井监测监控系统的异构数据转换、统一存储、统一平台发布功能。2009年，为了促进和提高新柏煤矿安全生产、技术进步、装备升级和科学管理的水平，实现矿井信息共享和远程集中控制，提高劳动生产率和综合管理水平，实现新柏煤矿建设本质安全、高效、高产的矿井，特对矿井辅助生产自动化系统进行建设。
新柏煤矿矿井辅助生产自动化系统是2009年国债项目，由常州天地科技股份有限公司承建，整个项目分为新柏煤矿辅助生产系统自动化、视频监控系统完善、全矿井综合自动化项目配套工程三个方面建设，2010年主要完成新柏煤矿辅助生产系统自动化和视频监控系统完善的安装、调试和试运行，2011对全矿井综合自动化配套项目做了方案设计。其中第一期完成了软件平台的搭建、存储和发布，井下工业以太环网的建设和各个子系统的建设、接入工作。第二期进行了视频监控系统完善。视频监控系统完善主要内容为地面工业以太环网建设、场区视频监控系统建设，井下视频监控系统完善和工作面无线视频监控系统建设。2 / 9
第三期全矿井综合自动化项目配套是2011年专项工程，主要是新柏煤矿工业大屏的改造、中心机房后备供电建设、井下中央水泵房三台水泵远程集中控制改造三部分，现在方案正在审批。
通过一年多的建设，我们觉得辅助生产系统自动化的各种生产信息，安全信息数据都需要从矿井各自动化子系统采集，因此子系统集成是综合自动化系统建设的重点，在项目建设过程中我们遇到过各种问题，包括软件和硬件，通过仔细研究和与厂家协调合作大部分问题都得到了很好的解决，但有个别问题目前还无法立即解决。在此建设过程中我们也积累了一些经验和心得。
二、矿井辅助生产自动化系统的建设
1、系统建设规划方面
煤矿综合自动化系统，是一个集系统硬件、软件、子系统和各种关联信息设备于一体的综合性系统。因此在实施过程中，要综合考虑系统所涉及的各个方面。首先，作为综合自动化系统信息传输载体的工业以太网在建设前期需要根据矿井实际情况，重点考察网络交换机的安装位置，从安全、易维护、供电、线缆敷设、方便设备接入等方面确定交换机位置显得特别重要。其次，系统核心设备（如软件平台、各种服务器、存储设备、工作站等）在安装前要按各自承担的功能以及设备之间相互关系做好规划，然后按照拟定好的顺序逐个安装，这样方便系统设备的有序使用以及后期的识别和维护。
2、系统设备建设方面/ 9
1）、工业以太网的应用
高速工业以太网为新柏煤矿各系统以及各种设备之间提供了统一的数据传输通道和传输平台。为综合自动化系统数据采集和整合创造了稳固的基础。以满足不同类型和距离的设备接入需要，实际使用效果较好。
2）、关键设备应用 2.1 IBM刀片式服务器
本次新柏煤矿综合自动化系统建设，我们首次尝试使用了IBM刀片式服务器。IBM刀片服务器体现了IBM在计算机技术上的最高成就，有着高度的集成性，其操作方便、维护简单、可扩展性强、安装空间小、设备性能、功能和效果好的特点，这是一次成功且有价值的尝试。使用过程中感受到了刀片服务器的各项优点。
2.2 赫斯曼模块化工业以太网交换机
作为综合自动化系统数据传输的关键设备，工业以太网交换机在实际使用中有如下优点：
2.2.1 千兆级主干传输网络
本次选用的工业以太网交换机采用千兆速率作为网络数据主干传输通道，保证网络内所有数据实时有效传输，尤其是对带宽和实时性要求较高的网络视频数据提供了良好的支持。
2.2.2 模块化设计
赫斯曼系列交换机是业界首个采用模块化设计的工业交换 4 / 9
机，它提供了灵活方便的定制功能，我们可以根据自己的实际需要选择不同的模块以满足个性化需求，其次，在以后的使用过程中随时可以增加功能模块以满足端口的扩容要求。它支持包括各种网络设备、PLC、RS485等各种数据的高速实时传输，且提供包括光口在内的千兆和百兆端口，RS485端口。第三、本安隔离功能，适合井下使用的隔爆兼本安交换机，特别为非本安设备设计了本安隔离模块，对所有接入交换机的数据信号进行本安处理，最大程度保证设备安全性能。
2.2.3 应选用具备3层交换功能的主干交换机
新柏煤矿选择的工业以太网交换机除核心交换机外，主干交换机不具备3层交换功能，这为划分Vlan措施和环网管理带来不便，因此应选用具备3层交换功能的主干交换机。
2.3 光缆交接箱
本次项目建设在各关键点使用了电信级的光缆交接箱，光缆交接箱放置在井下各变电所、地面各个设备机房等室内场所，其容量大、使用方便灵活、安全性高、便于维护，凭借着较大的容量，光缆内所有光纤都可以一次性熔接为光纤接口，插入光跳线即可使用，克服了传统光缆熔接盒对接后无法更改的缺点，更加便于调试和任意选择光纤，使用方便灵活。
3、系统软件建设方面 1)、系统接入所需的硬件条件
首先，各系统需具备完整的自动化结构，即子系统本身应自 5 / 9
成体系，能够提供综合自动化接入所需的数据来源和控制端口。例如，我矿在进行空压机系统接入时，对空压机系统进行了改造。由于之前每台空压机只具备一套就地控制的PLC设备，PLC采集数据用于对单台空压机进行控制，各空压机相对独立，无法实现联控，由于不具备标准的以太网接口，无法输出数据。为了完成空压机系统自动化控制，对空压机增加联控柜和集控主机，成功完善了空压机集控系统。从而具备了接入的条件。其次，设备标准不统一，给综合自动化改造带来很大麻烦。如我矿在对井下中央变电所和1050变电所进行电力监控系统建设过程中，发现部分高压开关综合保护器无远程数据传输接口，需要通过增加第三方的综合保护器才能够接入电力监控系统。同样在皮带运输系统改造过程中，系统本身都具有完善的本地控制系统，但在接入综合自动化平台时，1050大巷皮带PLC设备无远程数据传输接口，主井皮带无PLC设备数据配置点表，最后经改造1050皮带控制系统后接入综合自动化平台，但还存在一些数据（如变频器的电流、电压值）无法采取的问题，而主井皮带虽取得了PLC设备数据配置点表，但PLC本身未配置网关而无法建立通讯，且PLC数据配置点表本身也没有写入远程控制程序，现在主井皮带仍无法正常接入。因此在建设以PLC设备做控制系统时，需要对PLC设备进行完整的配置，且对PLC设备数据配置点表要有备份。
2)、系统接入所需的软件条件
综合自动化系统对各子系统进行数据采集同样需要基于一 6 / 9
定的软件传输协议，目前行业内通用的软件传输协议主要有OPC、FTP、DDE等。同时在系统软硬件接口具备后，综合自动化系统需要按照一定的规范对采集的数据进行分类存储和显示，此种规范须由原厂商提供，才能获取有效数据点表配置。
3)、系统接入需要系统原始厂商提供良好的支持
综合自动化系统对各子系统的接入不是用户和综合自动化系统厂商单方面的工作，同时需要子系统原始厂商提供良好的合作和支持。如在进行主井皮带控制系统接入过程中，由于涉及到修改主井皮带上位机的网络参数，需要皮带控制系统厂商提供技术支持，但由于一些特殊原因该厂家拒绝提供服务，导致目前无法接入该系统。因此，在以后建设子系统时，除了对系统厂商提出需要具备必要的软硬件要求外，还需要选择具有良好口碑及信誉的厂商。
四、辅助生产自动化项目建设中存在的问题及改进方向
1、存在的问题
新柏煤矿通过本次建设，我们感觉到在煤矿安全生产综合自动化建设上主要存在以下统一性问题：
（1）对综合自动化技术的发展认识不足，信息技术应用投入不足。
（2）综合自动化基础设施装备较落后，信息规模及涵盖范围较小。适用于煤矿井下的信息技术、电子信息产品和信息系统的研发及产业化水平非常落后。/ 9
（3）目前适合煤矿行业特点和需求的软硬件与电子专用设备、仪器仍比较缺乏，难以满足煤矿安全生产的需求和技术升级的需要。
（4）安全监控系统采用的是分布式系统，开放性差，而且监多控少，系统之间信息不能共享，信息处于孤岛状态。虽然煤矿生产中大多机电一体化产品实现了设备的自动化，但没有通讯功能，处于自动化孤岛状态。
（5）我国传感器技术发展较慢，虽然根据煤矿生产的特殊性，研制了各种各样的传感器，但其使用寿命较短，产品质量和灵敏度与国际水平相比差距较大。
（6）缺乏高水平的安全生产和信息化管理复合型人才，缺乏规范的信息化安全生产管理业务流程。
（7）设备标准不统一，硬件厂家物理接口、通讯接口不统一，软件厂家建设标准不统一。各按各个的标准去推广，加上煤矿特殊性，没有统一标准去招标，先建的系统、后上的设备，标准不一。
2、煤矿综合自动化今后的建设方向
煤矿综合自动化系统是现代化煤矿建设的一个趋势和必要环节。也是一个长期的复杂过程，是在不断实践中不断完善的过程，对其本质掌握也是逐步获得。随着煤炭企业信息化的发展和信息技术的不断应用，将大大提高煤炭企业全方位的科技含量和生产效率，降低生产成本，大幅提高安全生产的保障水平，创造 8 / 9
可观的经济效益。新柏煤矿将从以下几方面进行建设：
（1）探索性的将对采、掘工作面进行数据采集、视频监控。
（2）网络的融合：监测、监视、监控、通讯等多网融和。建立统一的数据传输通道，实现双网、双环、双冗余结构，增加网络传输的可靠性。
（3）统一的软硬件平台 ：整合各生产子系统，建立系统纵向、横向间的联系。统一软件开发平台、人机界面、数据接口、通信协议等。融和系统间的功能，便于操作、查询、决策。
（4）数据的融合：统一数据库，合理数据结构，实现数据共享。简化了系统和网络结构，建立并协调了系统间的关系，统一了软件开发平台、通信协议、数据接口和数据库，使得系统间更易互联、信息更易共享，功能更易调用，在减少了系统投资的同时，也增强了系统的同一性、兼容性、可靠性、可扩展性。/ 9
