【摘 要】介紹了某煤礦綜合自動化系統(tǒng)的設(shè)計要求，描述了利用IFix軟件實現(xiàn)該系統(tǒng)的過程，最后概括了該系統(tǒng)的功能。

【關(guān)鍵詞】IFix；光纖環(huán)網(wǎng)；綜合自動化

0.引言

傳統(tǒng)煤礦生產(chǎn)中，主井煤流運(yùn)輸，通風(fēng)系統(tǒng)等都在單獨運(yùn)行，協(xié)調(diào)調(diào)度比較繁瑣，信息傳遞相對滯后。現(xiàn)如今，有一個平臺能將各子系統(tǒng)聯(lián)結(jié)在一起，統(tǒng)一進(jìn)行調(diào)度管理已經(jīng)不可或缺，煤礦綜合自動化系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，有著良好的應(yīng)用前景。

1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

內(nèi)蒙古某煤礦，現(xiàn)有35KV變電站、主井、副井、提風(fēng)、井下10KV變電所共5各子系統(tǒng)，現(xiàn)需建立綜合自動化系統(tǒng)，要求現(xiàn)有子系統(tǒng)的監(jiān)視和控制功能全部可以在調(diào)度室中實現(xiàn)，能夠自動存儲數(shù)據(jù)生成報表，辦公網(wǎng)內(nèi)的用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行生產(chǎn)畫面的實時觀看。

根據(jù)以上要求，規(guī)劃系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下所示：

1.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

5個子系統(tǒng)加上調(diào)度機(jī)房6個節(jié)點分別設(shè)置一套赫斯曼光纖接口工業(yè)交換機(jī)，節(jié)點之間用單模光纖連成環(huán)網(wǎng)。機(jī)房節(jié)點上端通過天融信防火墻與辦公網(wǎng)相連，整個環(huán)網(wǎng)成為辦公網(wǎng)內(nèi)的一個子網(wǎng)絡(luò)，占據(jù)一個IP地址，結(jié)構(gòu)如圖所示：

1.2軟硬件配置

機(jī)房安裝4臺惠普四核服務(wù)器，分別設(shè)為：

1.2.1數(shù)據(jù)采集服務(wù)器

在Windows server2003系統(tǒng)上安裝IFix4.0服務(wù)器版軟件，負(fù)責(zé)與子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和為操作員站提供數(shù)據(jù)，是本系統(tǒng)的核心。GE Fanuc 的iFIX是世界領(lǐng)先的工業(yè)自動化軟件解決方案，提供了生產(chǎn)操作的過程可視化、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)監(jiān)控。iFIX可以幫助您精確地監(jiān)視、控制生產(chǎn)過程，并優(yōu)化生產(chǎn)設(shè)備和企業(yè)資源管理。

1.2.2數(shù)據(jù)存檔服務(wù)器

安裝Oracle10g數(shù)據(jù)庫軟件，功能是將生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)和報警信息等進(jìn)行存儲，以便生成報表和查詢歷史信息。雖然IFix自帶數(shù)據(jù)存儲功能，但不足以完成整年數(shù)據(jù)保存的任務(wù)，Oracle是甲骨文公司出品的當(dāng)今功能最強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫軟件，非常適合企業(yè)級的數(shù)據(jù)存儲服務(wù)。

1.3 Web發(fā)布服務(wù)器

將在工程師站和操作員站中的畫面去除控制功能后存存儲在該服務(wù)器中，辦公網(wǎng)中的用戶在IE瀏覽器的地址欄輸入指定的IP地址后，會在瀏覽器中顯示相同于工程師站和操作員站的畫面。

1.4安全服務(wù)器

該服務(wù)器用來設(shè)置和分配網(wǎng)絡(luò)權(quán)限，監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，并安裝有服務(wù)器版趨勢防火墻軟件，可以查殺病毒。

1.5 UPS

機(jī)房和各子系統(tǒng)現(xiàn)場交換機(jī)均配有不間斷電源，即使突然斷電環(huán)網(wǎng)仍可運(yùn)行一段時間。

2.通信協(xié)議

2.1 35KV變電站

35KV變電站由南京南瑞繼保建設(shè)，提供國際電工委員會頒布的 IEC104通訊協(xié)議。IFix自身沒有IEC104驅(qū)動程序，不過GE公司提供適用于IFix的通訊驅(qū)動程序開發(fā)工具，我們根據(jù)協(xié)議自行開發(fā)了該驅(qū)動。IFix通過該驅(qū)動可以讀取和下放遙信、遙測、遙控和遙調(diào)信號，通過大量測試證明運(yùn)行良好，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

2.2 10KV變電所

井下10KV變電所由上海南自科技股份有限公司承建，提供部頒CDT循環(huán)式遠(yuǎn)動規(guī)約，由于是一部國內(nèi)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，所以仍由我們自行開發(fā)驅(qū)動程序。

2.3主井

主井由天津華寧公司建設(shè)，控制系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，提供Modbus RTU通訊協(xié)議。Modbus協(xié)議是一種基于RS232或RS485接口的協(xié)議，距離有限，而主井系統(tǒng)與調(diào)度室有幾百米遠(yuǎn)，信號無法穩(wěn)定傳輸。我們利用MOXA公司出品的串口服務(wù)器將485接口轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)接口，再接入交換機(jī)，成功利用光網(wǎng)的高速低耗將信號傳回。

2.4副井、提風(fēng)

副井和提風(fēng)機(jī)房均由Wincc加S7-300PLC控制，由于兩個系統(tǒng)的PLC都沒有配備以太網(wǎng)接口，我們決定從Wincc間接進(jìn)行監(jiān)控，這樣利用OPC連接就是最方便快捷的。OPC并不是一種通信協(xié)議，而是一種通信方法，OPC全稱是Object Linking and Embedding（OLE） for Process Control，它的出現(xiàn)為基于Windows的應(yīng)用程序和現(xiàn)場過程控制應(yīng)用建立了橋梁。在過去，為了存取現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)信息，每一個應(yīng)用軟件開發(fā)商都需要編寫專用的接口函數(shù)，由于現(xiàn)場設(shè)備的種類繁多，通常這樣也不能滿足工作的實際需要。OPC是以O(shè)LE/COM機(jī)制作為應(yīng)用程序的通訊標(biāo)準(zhǔn)。OLE/COM是一種客戶/服務(wù)器模式，具有語言無關(guān)性、代碼重用性、易于集成性等優(yōu)點。OPC規(guī)范了接口函數(shù)，不管現(xiàn)場設(shè)備以何種形式存在，客戶都以統(tǒng)一的方式去訪問，避開了各種不同的協(xié)議?；谶@種易用性，它在工控領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛?，F(xiàn)在流行的各種工控組態(tài)軟件都提供OPC服務(wù)器，相互之間的數(shù)據(jù)連通非常方便，本系統(tǒng)中IFix的OPC客戶端訪問兩臺Wincc的OPC服務(wù)器就是這種應(yīng)用。

3.系統(tǒng)功能

3.1監(jiān)控

監(jiān)視和控制是自動化系統(tǒng)的基本，在本系統(tǒng)中，操作員可以在調(diào)度室遠(yuǎn)程監(jiān)視各子系統(tǒng)的運(yùn)行狀況并進(jìn)行控制，以35KV變電站為例，畫面如下所示：圖中清楚地表示出了變電站各空開狀態(tài)、每條回路的電流，有功、無功等數(shù)據(jù)，并在進(jìn)行控制操作時彈出登錄畫面，有效地避免了沒有權(quán)限的人員誤操作。其他子系統(tǒng)的操作與35KV系統(tǒng)基本相同。

3.2歷史數(shù)據(jù)和報警查詢

本系統(tǒng)配置的歷史數(shù)據(jù)查詢功能可以使相調(diào)度員不必在辦公電腦上進(jìn)行繁瑣操作，只在相關(guān)畫面中點選起始和結(jié)束時間等幾個簡單動作，就能夠從數(shù)據(jù)庫中篩選出符合要求的數(shù)據(jù)顯示出來，大大簡化了工作流程。

4.結(jié)束語

本系統(tǒng)建成后，將該煤礦生產(chǎn)過程監(jiān)控，生產(chǎn)調(diào)度等進(jìn)行了統(tǒng)一管理，對礦井提高生產(chǎn)效率，減少事故提供了保障。為建成現(xiàn)代信息化礦山起到了積極作用。 [科]