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(yīng)用———GE智能平臺解決方案在礦井

［摘要］：寺河礦選擇應(yīng)用了GE智能平臺Proficy統(tǒng)一的系統(tǒng)平臺，具有開放的系統(tǒng)接口、標(biāo)準(zhǔn)化的系統(tǒng)接口，使客戶：擁有一個高效可靠的生產(chǎn)管理系統(tǒng)、一個易于擴(kuò)展升級的模塊式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、一個能夠?qū)ιa(chǎn)全過程進(jìn)行跟蹤和分析的系統(tǒng)、一個專為煤礦業(yè)設(shè)計和集成的具有豐富經(jīng)驗的系統(tǒng)。［關(guān)鍵詞］：GE智能平臺 礦井 綜合生產(chǎn)自動化系統(tǒng) 　　

1.應(yīng)用背景

　　寺河礦是國家“九五”期間重點建設(shè)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(shè)，引進(jìn)國外先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)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(tuán)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(yù)備隊、一個瓦斯抽放隊；輔助生產(chǎn)單位有洗煤廠、井下機(jī)電隊、地面運行工區(qū)、運安工區(qū)等單位；設(shè)置有調(diào)度室、生產(chǎn)技術(shù)室、機(jī)電科、通風(fēng)科、地測科等職能科室。

　　礦井設(shè)計為斜井盤區(qū)開拓方式，綜合機(jī)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(zhǔn)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(jī)械強(qiáng)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(shè)國內(nèi)領(lǐng)先、國際一流現(xiàn)代化礦井的戰(zhàn)略目標(biāo)，引進(jìn)了世界先進(jìn)技術(shù)和裝備：綜采采用長壁工作面一次采全高采煤工藝，采煤機(jī)為德國艾柯夫公司SL-500型采煤機(jī)；掘進(jìn)采用連采、連掘工藝，連采機(jī)從美國久益公司進(jìn)口，掘進(jìn)機(jī)采用美國12CM27-10E型連采機(jī)及配套設(shè)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(shè)計入洗能力為800萬噸/年，經(jīng)過2004-2006年的技術(shù)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(shè)備從朗艾道公司引進(jìn)；裝車采用美國KSS定量裝車系統(tǒng)，裝車能力達(dá)到5000噸/小時，主導(dǎo)產(chǎn)品為洗中塊、洗小塊、洗末煤、標(biāo)末煤，2005年曾獲“全國十佳選煤廠”榮譽(yù)稱號。

　　為使晉城煤業(yè)集團(tuán)寺河礦井的信息化建設(shè)達(dá)到業(yè)內(nèi)先進(jìn)水平，更好地發(fā)揮企業(yè)信息化建設(shè)作用，提高機(jī)械設(shè)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(jìn)行綜合信息管理系統(tǒng)的建設(shè)，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(fù)投資建設(shè)，費用過高，不僅系統(tǒng)維護(hù)量大，且整體可靠性差，維修、維護(hù)困難。

　　早期的各生產(chǎn)自動化子系統(tǒng)無法實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)共享，無法統(tǒng)一監(jiān)測，無法統(tǒng)一調(diào)度，嚴(yán)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(jìn)行統(tǒng)一的自動化管理，難以有效的整合各種資源和發(fā)揮自動化的最大效益。

　　企業(yè)業(yè)務(wù)管理各子系統(tǒng)沒有統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、業(yè)務(wù)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(lǐng)導(dǎo)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(fù)責(zé)工程實施。礦井綜合信息化目標(biāo)：通過優(yōu)化礦井生產(chǎn)相關(guān)的資源綜合管理調(diào)控能力，建立晉城煤業(yè)集團(tuán)寺河礦井監(jiān)測、控制、管理一體化的、基于網(wǎng)絡(luò)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(wù)運轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)化、行政辦公無紙高效化。

　　1）應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)、控制技術(shù)、智能技術(shù)、和煤礦生產(chǎn)工藝技術(shù)，實現(xiàn)企業(yè)的經(jīng)營、生產(chǎn)決策、安全生產(chǎn)管理和設(shè)備控制等信息的有機(jī)集成。

　　2）應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和自動控制技術(shù)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(jī)電設(shè)備，減少井下作業(yè)人數(shù)，達(dá)到減人增效和提高礦井安全水平的目的。

　　3）通過應(yīng)用軟件，實現(xiàn)生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)安全調(diào)度、生產(chǎn)過程控制最優(yōu)化，并能實現(xiàn)對關(guān)鍵設(shè)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(jì)效益和競爭能力。

　　5）利用先進(jìn)的技術(shù)和合理的方案，使系統(tǒng)具有良好的性價比。

　　系統(tǒng)建設(shè)完成后，應(yīng)能夠使晉城煤業(yè)集團(tuán)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(luò)平臺上運行，在異構(gòu)條件下進(jìn)行聯(lián)通與共享，能夠使不同功能的應(yīng)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(shè)完成后能夠?qū)θV井安全、生產(chǎn)的主要環(huán)節(jié)進(jìn)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(xué)化，為礦井安全生產(chǎn)、有效預(yù)防和及時處理各種突發(fā)事故和自然災(zāi)害，提供有效手段，為企業(yè)信息化的應(yīng)用和發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

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(luò)拓?fù)渲?，集中控制系統(tǒng)貫穿了控制網(wǎng)和管理網(wǎng)兩層網(wǎng)絡(luò)。

　　子系統(tǒng)包括：底層硬件設(shè)備、副井提升子系統(tǒng)、井下皮帶監(jiān)控子系統(tǒng)、通風(fēng)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(fù)責(zé)底層硬件設(shè)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(wù)器中的工業(yè)庫中。工業(yè)庫負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲，并為集中控制系統(tǒng)監(jiān)控中心（人機(jī)界面）提供實時數(shù)據(jù)?？刂凭W(wǎng)中的數(shù)據(jù)服務(wù)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(wù)器中，為其他數(shù)據(jù)分析軟件提供數(shù)據(jù)源。WEB服務(wù)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(yuǎn)程訪問，其數(shù)據(jù)源來自工業(yè)庫鏡像服務(wù)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(shè)備數(shù)據(jù)的任務(wù)，并將這些信息通過工業(yè)庫進(jìn)行存取，用以進(jìn)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(yuǎn)程訪問。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)流如下圖所示：

圖1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖

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(chǔ)上，這包括HMI監(jiān)控軟件、工業(yè)庫、Portal3.0 WEB發(fā)布軟件等。

　　應(yīng)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(wù)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(yuǎn)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(jìn)行存取，用以進(jìn)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(yīng)用案例在中國煤炭行業(yè)最多，Proficy平臺已在中國數(shù)十個礦井的綜合自動化建設(shè)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(shè)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(jìn)行數(shù)據(jù)獲取，滿足煤礦行業(yè)特定標(biāo)準(zhǔn)的實現(xiàn)。

　　——GE 智能平臺 Proficy軟件平臺有很好的擴(kuò)展性和可伸縮性，方便配置，就可應(yīng)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(jìn)一步的信息化建設(shè)打下良好基礎(chǔ)。

　　——GE 智能平臺 Proficy軟件產(chǎn)品的在線修改功能強(qiáng)大，適合煤礦生產(chǎn)環(huán)境多變、系統(tǒng)復(fù)雜、需要經(jīng)常進(jìn)行調(diào)整的特點。

3.4 系統(tǒng)功能介紹

　　——數(shù)據(jù)采集

　　負(fù)責(zé)根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)備（如上位機(jī)、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(wù)器，為分析提供歷史數(shù)據(jù)。

　　——數(shù)據(jù)存儲

　　將設(shè)備運轉(zhuǎn)、設(shè)備操控、設(shè)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(wù)器，為生產(chǎn)統(tǒng)計及系統(tǒng)、設(shè)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(shè)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(shè)備動態(tài)監(jiān)測

　　系統(tǒng)通過獲取井下自動化設(shè)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(shè)置各種自動化設(shè)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(shù)把傳輸皮帶的各個重點監(jiān)測點的數(shù)據(jù)展示出來，利用組態(tài)技術(shù)模擬皮帶傳輸?shù)那闆r，并顯示皮帶的轉(zhuǎn)速、啟動時間、運轉(zhuǎn)時間等信息。對煤的生產(chǎn)過程從采煤機(jī)－皮帶－煤倉－提升－選煤廠等整個生產(chǎn)流程進(jìn)行全過程監(jiān)測。

　　——報表

　　包含了小時產(chǎn)量報表、日產(chǎn)量報表、詳細(xì)報警信息報表、設(shè)備開停報表、監(jiān)測數(shù)據(jù)報表、匯總報表、工具更換報表等。例如，報警信息報表將列出故障的開始時間、結(jié)束時間等信息。

　　——歷史、實時曲線

　　系統(tǒng)可以使查看某測點的實時數(shù)據(jù)曲線。選擇日期查看某測點歷史數(shù)據(jù)的曲線，在曲線的值坐標(biāo)上可以自定義刻度。

　　——安全管理

　　系統(tǒng)提供了一套穩(wěn)定安全管理機(jī)制，明確的區(qū)分開管理員與操作員并自動將相應(yīng)的權(quán)限賦予不同身份人員。

　　——控制聯(lián)動

　　1)定時啟動、關(guān)閉控制；

　　2)根據(jù)其他子系統(tǒng)信息，直接控制其系統(tǒng)；

　　3)有條件限制的自動啟動。

　　整合以后的自動化平臺模糊了子系統(tǒng)的邊界，形成了一套軟級別的DCS系統(tǒng)，這給平臺的控制聯(lián)動帶來了可能，平臺豐富的腳本功能（VBA），是進(jìn)行控制聯(lián)動的核心；原先各個子系統(tǒng)的控制僅限于本系統(tǒng)內(nèi)；由于各子系統(tǒng)的硬件是由不同的廠家安裝，由不同的設(shè)備組成，如果在硬件層面上使各個子系統(tǒng)發(fā)生聯(lián)動控制就需要各子系統(tǒng)的硬件間有通訊并且還要規(guī)定一個主控系統(tǒng)，這個工作是非常困難且不實際的，所以將這個工作轉(zhuǎn)移動了自動化平臺的軟件系統(tǒng)。通過軟件向各個可控子系統(tǒng)發(fā)出控制指令。

　　——報警功能

　　平臺將各子系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲在數(shù)據(jù)庫中，也就是異構(gòu)數(shù)據(jù)的同構(gòu)化，相對于整個平臺再不是一個個的子系統(tǒng)而是一個大的整合后的獨立平臺，這對數(shù)據(jù)的管理提供便利的數(shù)據(jù)源，所有測點的報警門限可靈活設(shè)置，報警模塊對所有的實時數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)數(shù)據(jù)達(dá)到報警狀態(tài)時平臺以三種形式表現(xiàn)，接口列表實時顯示、設(shè)備聲光報警、手機(jī)報警系統(tǒng)，還可以對相應(yīng)的報警進(jìn)行分級管理及報警數(shù)據(jù)的查詢和報表打印。

　　——視頻聯(lián)動

　　當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)告警時，視頻監(jiān)視器將切換到相應(yīng)的攝像頭，并可控制外接警報器報警和控制現(xiàn)場設(shè)備實現(xiàn)報警聯(lián)動，還可觸發(fā)錄像，將監(jiān)控現(xiàn)場的情景同步地記錄在案。實現(xiàn)系統(tǒng)間的互聯(lián)。能從其他應(yīng)用系統(tǒng)獲取需要的信息并處理，并將相關(guān)的視頻信息和告警信息傳送給其他應(yīng)用系統(tǒng)。

4.項目總結(jié)

　　在這個系統(tǒng)中，選擇應(yīng)用了GE 智能平臺 Proficy統(tǒng)一的系統(tǒng)平臺，具有開放的系統(tǒng)接口、標(biāo)準(zhǔn)化的系統(tǒng)接口，使客戶：擁有一個高效可靠的生產(chǎn)管理系統(tǒng)、一個易于擴(kuò)展升級的模塊式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、一個能夠?qū)ιa(chǎn)全過程進(jìn)行跟蹤和分析的系統(tǒng)、一個專為煤礦業(yè)設(shè)計和集成的具有豐富經(jīng)驗的系統(tǒng)。

　　晉城煤業(yè)集團(tuán)寺河礦井礦井綜合生產(chǎn)自動化系統(tǒng)的成功實施，構(gòu)成了全礦的綜合自動化監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，形成了集生產(chǎn)、調(diào)運、銷售、結(jié)算于一體的企業(yè)綜合信息管理平臺，為晉城煤業(yè)集團(tuán)寺河礦井建立了一個集監(jiān)、管、控于一體的綜合型現(xiàn)代化礦井，大大提高了的生產(chǎn)效率、設(shè)備管理能力和產(chǎn)品質(zhì)量，提高企業(yè)核心競爭力和同行業(yè)競爭能力。

　　近年來GE 智能平臺 Proficy軟件系統(tǒng)在全國數(shù)十個礦井的綜合信息化/自動化的建設(shè)中被選用，寺河礦的綜合自動化系統(tǒng)的成功建設(shè)是該軟件平臺在全國千萬噸級礦井的又一可靠成功范例。GE 智能平臺 Proficy軟件系統(tǒng)，以優(yōu)良的硬件兼容性、良好的系統(tǒng)擴(kuò)展性、大數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性、操作界面的美觀性，成為中國煤礦行業(yè)信息化建設(shè)的不二選擇。

關(guān)于GE智能平臺

GE智能平臺是一個提供高新技術(shù)的企業(yè)，它為世界各地的用戶提供用于自動化控制的軟件、硬件和技術(shù)服務(wù)以及嵌入式計算。我們?yōu)橛脩籼峁┮粋€獨特的，靈活的，超可靠的技術(shù)基礎(chǔ)，使得他們在包括能源、水處理、消費品、國防和防御，以及通訊等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域獲得持續(xù)的優(yōu)勢。GE智能平臺是一家總部設(shè)在美國弗吉尼亞州的夏洛茨維爾的全球性企業(yè)，是GE企業(yè)解決方案集團(tuán)公司的一員。想獲取更多信息，請訪問：。