GE智能平台解决方案在矿井综合生产自动化系统中的应用

2010年09月25日15:45:44 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

1. 应用背景

寺河矿是国家“九五”期间重点建设项目，矿井位于沁水煤田东南边缘，工业场地位于沁水县嘉峰镇殷庄村。矿区西侧紧邻侯月铁路，距候月铁路嘉峰车站1公里，距阳城电厂20余公里，并有铁路专用线直接相连。

寺河矿于1996年12月30日开工建设，引进国外先进生产设备及工艺，2002年11月8日通过国家验收正式投产。2006年经山西省煤炭工业局核定矿井生产能力为1080万吨/年，是晋城煤业集团首个千万吨级矿井。全矿在册正式员工3856人（截止到2008年6月底），目前井下有两个综采队，三个连采队、二个连掘队、一个预备队、一个瓦斯抽放队；辅助生产单位有洗煤厂、井下机电队、地面运行工区、运安工区等单位；设置有调度室、生产技术室、机电科、通风科、地测科等职能科室。

矿井设计为斜井盘区开拓方式，综合机械化开采。采区布置分为东区、西区、北区三个部分，目前只开采东区，同时正在积极做好西区和北区的开采准备工作。寺河矿井田面积约为230平方公里，南北走向长约12公里，东西倾斜宽约23公里，地质储量为15亿吨。全井田可采煤层分为3#、9#、15#共3层煤层，总厚度10.32米。其中，主采煤层3号煤平均厚度为6.31米，可采储量2.1亿吨。煤种为低硫、低中灰、高发热量、高机械强度的无烟煤，为优质化工原料和动力用煤。

寺河矿自建矿伊始，就确立了建设国内领先、国际一流现代化矿井的战略目标，引进了世界先进技术和装备：综采采用长壁工作面一次采全高采煤工艺，采煤机为德国艾柯夫公司SL-500型采煤机；掘进采用连采、连掘工艺，连采机从美国久益公司进口，掘进机采用美国12CM27-10E型连采机及配套设备；辅助运输全部采用胶轮车运输；寺河矿选煤厂始建于1996年，2002年 12月投产，设计入洗能力为800万吨/年，经过2004-2006年的技术改造，入选能力增至1500万吨/年；选煤采用重介分选工艺，主洗系统主要设备从朗艾道公司引进；装车采用美国KSS定量装车系统，装车能力达到5000吨/小时，主导产品为洗中块、洗小块、洗末煤、标末煤，2005年曾获“全国十佳选煤厂”荣誉称号。

为使晋城煤业集团寺河矿井的信息化建设达到业内先进水平，更好地发挥企业信息化建设作用，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，企业需进行综合信息管理系统的建设，其必要性可以概括如下：

早期的生产自动化监测监控系统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。
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。

早期的各生产自动化子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。

由于各自动化子系统采集信息不能综合利用，所以很难从系统工程的角度来整体对企业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的较大效益。

企业业务管理各子系统没有统一数据标准、业务规范，不能有效整合底层自动化数据及企业管理数据为领导决策提供合理的依据。

2. 客户需求

寺河矿综合自动化系统搭建，基于GE 智能平台 Proficy软件平台，由北京阳光金力公司负责工程实施。矿井综合信息化目标：通过优化矿井生产相关的资源综合管理调控能力，建立晋城煤业集团寺河矿井监测、控制、管理一体化的、基于网络的信息化系统集成，以实现全矿井生产各环节的过程控制自动化、安全生产综合调度指挥和业务运转网络化、行政办公无纸高效化。

1）应用计算机技术、网络技术、信息技术、控制技术、智能技术、和煤矿生产工艺技术，实现企业的经营、生产决策、安全生产管理和设备控制等信息的有机集成。

2）应用计算机技术、网络和自动控制技术实现在矿调度指挥中心监测井下环境参数，集中控制井上、下机电设备，减少井下作业人数，达到减人增效和提高矿井安全水平的目的。

3）通过应用软件，实现生产计划、生产安全调度、生产过程控制较优化，并能实现对关键设备的状态监测和故障分析。

4）保证煤矿生产安全，提高产量和质量，提高企业经济效益和竞争能力。

5）利用先进的技术和合理的方案，使系统具有良好的性价比。

系统建设完成后，应能够使晋城煤业集团寺河矿井上下各生产环节的生产工况信息和视频信息在一个统一网络平台上运行，在异构条件下进行联通与共享，能够使不同功能的应用系统联系起来，协调有序运行，使各自独立的监控系统信息实现共享。

系统建设完成后能够对全矿井安全、生产的主要环节进行实时监测、监视和必要的控制，实现全矿井的数据采集、生产调度、决策指挥的信息化、科学化，为矿井安全生产、有效预防和及时处理各种突发事故和自然灾害，提供有效手段，为企业信息化的应用和发展奠定基础。

3. 解决方案

3.1系统概述

集中监测与控制系统在煤矿综合自动化系统和安全生产管理信息化系统中起着承上启下的作用。集中控制系统既是煤矿综合自动化的核心，也是安全生产管理信息化的数据源的重要提供者。在煤矿综合自动化和安全生产管理信息化工程的网络拓扑中，集中控制系统贯穿了控制网和管理网两层网络。

子系统包括：底层硬件设备、副井提升子系统、井下皮带监控子系统、通风子系统、电网子系统、安全监测子系统等等。各子系统负责底层硬件设备数据的采集及执行控制命令，并作为IO Driver。数据采集器从各子系统的IO Driver中采集实时数据并实时的发送至数据服务器中的工业库中。工业库负责数据的存储，并为集中控制系统监控中心（人机界面）提供实时数据。控制网中的数据服务器通过单向防火墙将数据传送到管理网中的工业库镜像服务器中，为其他数据分析软件提供数据源。WEB服务器可将集中控制系统监控中心以网页的形式发布，支持多用户远程访问，其数据源来自工业库镜像服务器。集中控制系统的结构

3.2系统数据流

自动化系统采用GE Intelligent Platform的Proficy HMI / SCADA – iFIX软件，以完成采集现场设备数据的任务，并将这些信息通过工业库进行存取，用以进一步数据处理和报表查询，通过Portal3.0 WEB软件可将集中控制系统监控中心以网页的形式发布，支持多用户远程访问。

系统数据流如下图所示：

3.3系统软件描述

矿井综合自动化平台软件建立在GE Intelligent Platform的Proficy软件产品的基础上，这包括HMI监控软件、工业库、Portal3.0 WEB发布软件等。

应用于矿井综合自动化平台软件建立的主要软件产品如下：

服务器（SCADA Server）：从现场PLC、仪表采集数据；产生报警，控制；存储现场实时数据到过程数据库。
客户端 (View Node)：从SCADA Server访问数据；以图形画显示实时生产过程。
lPortal3.0 WEB软件：通过Portal3.0 WEB软件可将集中控制系统监控中心以网页的形式发布，支持多用户远程访问。
工业库

将现场采集的数据信息通过工业库进行存取，用以进一步数据处理和报表查询。

选用GE Proficy软件平台主要基于该软件产品平台的如下特点：

应用案例在中国煤炭行业较多，Proficy平台已在中国数十个矿井的综合自动化建设中选用。
软件系统有各种主要PLC、DCS产品的驱动软件集合，使用煤矿子系统众多、设备类型不统一的特点。这些驱动程序可以避开OPC等低速接口的限制，实现数据更稳定可靠的传输。
对于煤矿行业特有的瓦斯监测、人员定位等系统，GE 智能平台 Proficy软件平台可以通过TXT、数据库直接连接的方式进行数据获取，满足煤矿行业特定标准的实现。
GE 智能平台 Proficy软件平台有很好的扩展性和可伸缩性，方便配置，就可应用在不同规模的矿山；软件的开发接口丰富，为将来的更进一步的信息化建设打下良好基础。
GE 智能平台 Proficy软件产品的在线修改功能强大，适合煤矿生产环境多变、系统复杂、需要经常进行调整的特点。

3.4 系统功能介绍

数据采集

负责根据现场生产设备（如上位机、PLC）采集数据，以图形画显示实时生产过程，并将数据保存到数据库服务器，为分析提供历史数据。

数据存储

将设备运转、设备操控、设备的历史数据以及系统配置信息保存在工业库服务器，为生产统计及系统、设备性能分析提供历史数据。

实时监测

实时监测井下生产与安全状况：对井下设备运行状况动态监测、对井下安全监控系统的瓦斯、一氧化碳等传感器的数据实时监测、选取工业视频实时监测、并可以对井下人员位置实时跟踪监测。及时发现、处理报警信息，自动对超限、断电等异常情况声光报警，并提供报警事故处理方法，报警历史信息可以图文一体化地查询、统计、分析。

设备动态监测

系统通过获取井下自动化设备的实时数据，将井下生产状况以图文一体化方式可视化地展现在办公桌面上。调度员及生产调度管理者通过生产调度系统便可足不出户地实时掌握一线生产状况。通过设置各种自动化设备的报警参数，系统能够对各种生产异常状况自动报警，提醒调度员及时处理生产现场的异常状况。

通过和井下自动化系统的接口，利用组态技术把传输皮带的各个重点监测点

GE智能平台解决方案在矿井综合生产自动化系统中的应用

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