西门子 SCALANCE X在煤炭行业的应用_wincc_编码器

西门子 SCALANCE X在煤炭行业的应用

2008/4/21 11:19:00

煤炭行业现状简介
我国是“富煤、贫油、少气”的国家，这一特点决定了煤炭将在一次性能源生产和消费中占据主导地位且长期不会改变。目前我国煤炭可供利用的储量约占世界煤炭储量的11.67%，位居世界第三。我国是当今世界上第一产煤大国，煤炭产量占世界的35%以上。我国也是世界煤炭消费量最大的国家，煤炭一直是我国的主要能源和重要原料，在一次能源生产和消费构成中煤炭始终占一半以上。
近几年来我国宏观经济的快速发展拉动了煤炭行业的快速发展。由于我国的经济增长迅速，一些工业如：钢铁、电力、化工、汽车以及交通运输、建筑和居民生活等用煤量较大，因此也促成了煤炭需求量的大幅度增加。

生产单位的需求
在2006年时，我国约有煤炭生产单位2.8万家，而平均年生产能力不足10万吨，如何整合资源提高生产能力成为各煤炭生产企业关注的焦点之一。而伴随着产能体高，解决煤炭安全生产的问题就显得更加刻不容缓。安全生产的核心内容就是实时掌控煤炭生产过程中的各种数据，针对变化的数据及时做出可控的反应。因此建立一个实用有效的综合自动化平台便显得尤为重要。
由于在煤炭生产环节中，存在十几个甚至更多的子系统，而各个子系统成分布式结构，如果各系统间不建设综合自动化平台，那么各系统自成体系无法互通信息，将形成“自动化孤岛”。而且会造成通讯线路和组态软件的重复投资，系统维护困难，整体可靠性差。
在建设煤矿分布式安全综合自动化系统过程中最基本的关键问题是建立一个分布式实时通信平台，集成各个监测监控系统的各种通信数据，并在局域网中传输，同时还要保证各种数据的实时性、准确性。同时还要传输多种类型的数据，如视频、音频、控制数据。根据上述需求，工业以太网便成为了首选平台，可以使煤矿综合自动化平台真正实现一个多网合一，一网到底的。

解决方案及优势
采用西门子千兆工业以太网交换机SCALANCE X-400搭建千兆环型网络传输平台，井上环网与井下环网采用西门子HSR技术，网络的重构时间小于300ms，环网间采用西门子standby技术形成环间耦合，重构时间小于300ms。远端SCALANCE X-200工业以太网交换机采用星型结构接入主干网平台，采用西门子SCADA软件WINCC搭建集成监控平台，采用以太网硬件接口和OPC软件通讯协议接入其它自动化子系统。
西门子SCALANCE全系列工业以太网交换机已经通过防暴认证和煤安认证，可以在井下安装使用，并已经在众多矿井中有广泛应用。

自动化子系统硬件接入采用以太网接口，但是根据控制点的分布、各自动化子系统和接入技术的特点，目前考虑共有四种接入方式：
1、上位机接入方式，有些自动化系统比较简单，没有以太网接口，但有上位机，可以通过在该上位机增加通讯网卡来获得以太网接口；
2、PLC接入方式，有些自动化系统采用PLC进行控制，可以对PLC增加以太网模块，与附近的交换机进行物理上的网络联接；
3、子网络接入方式，有些自动化系统已经很成熟，并且自成网络，对外有统一的网关接口，直接采用这个接口即可接入到网络传输平台中；
4、扩展接入方式，有些自动化系统不仅没有以太网接口，而且也没有上位机，但该系统支持RS485/232或现场总线等串行接口，可以通过增加串口服务器等转换设备，把其它接口转化成以太网接口。

各个自动化子系统通过千兆工业以太网把实时数据传输到地面的监控中心，保证了数据传输的优先性和实时性，支持VLAN，可根据系统划分，提高传输效率保证数据安全。支持三层交换技术，保证需要通讯的VLAN间可交换数据。由于工业电视系统已经全部实现数字化，视频数据通过视频编码器转化成数字信号通过工业以太网进行传输，将网络视频数据高度集成到集控平台上，从而延伸视频服务功能，支持IGMP协议，可以高效快捷的传输视频源信号至多个监测位置，节省网络资源。另外，语音数据也能够通过工业以太网传输到集控中心的语音调度平台。这样，在煤矿实现了数据流、视频流、语音流同缆同芯传输，实现数字信号的同网传输，便于综合自动化系统平台的高度集成，真正达到三网合一，优化了传输方式，减少成本，克服传输通道的瓶颈，在可保证数据的稳定传输前提下，同时千兆控制网的可用带宽也得到了充分的利用。

客户利益
1、通过本项目的建设，将地面和井下的各个自动化子系统集成到一个统一的网络平台进行数据传输，实现三网合一。
2、煤矿综合自动化系统的建设实现了综采重型化、掘锚一体化、主运集控化、辅运快捷化、供电远程化、通风智能化、洗选模块化、管理信息化，改善工作环境，提高安全系数，减少井下人员伤亡的可能性。
3、系统建设完成后，煤矿地面和井下各生产环节的生产工况信息在异构条件下进行有效集成，能够将各子系统的数据进行有机整合，进而实现相关联业务数据的综合分析以及生产状态的实时评估，为矿井自动化系统提供一个高速、安全、可靠的管理平台，提高了整体集成水平，发挥自动化系统的综合管理效益，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，实现管控一体化。