導語：如何才能寫好一篇綜合自動化，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：變電站 可控性 可靠性

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（c）-0129-01

變電站綜合自動化系統就是將變電站的二次設備利用計算機和現代通信高科技技術，通過功能組合和優化設計，對變電站實施自動監視、測量、控制和協調的一種綜合性自動化系統，是自動化和計算機、通信技術在變電站領域的應用。在技術上涉及到自動控制、運動、通信、測量、計量、信號及控制等二次系統，專業上涉及到自動化、繼電保護、變電站運行等。

1 變電站綜合自動化系統的特點

（1）功能綜合化：是按變電站自動化系統的運行要求，將二次系統的功能綜合考慮，在整個的系統設計方案指導下，進行優化組合設計，以達到協調一致的繼電保護及監控系統。（2）系統構成的數字化及模塊化：保護、控制、測量裝置的數字化，有利于把各功能模塊通過通信網絡連接起來，便于接口功能模塊的擴充及信息的共享。（3）結構分布分層化：綜合自動化系統的基本功能和各子系統功能分別由不同的微機處理機完成。依據所完成的功能不同在結構上采用兩層或三層式布置。（4）操作監視屏幕化：當變電站有人值班時，人機聯系在當地監控系統的后臺機（或主機）上進行，當變電站無人值班時，人機聯系功能在遠方的調度中心或操作控制中心的主機或工作站上進行，不管那種方式，操作維護人員面對的都是CRT屏幕，操作的工具都是鍵盤或鼠標。（5）測量顯示數字化：常規指針儀表被CRT顯示器上的數字顯示所替代，人工抄錄完全由打印機打印、報表取代，提高了測量的精度和管理的科學性。（6）通信局域網絡化、光纖化：具有較強的抗電磁干擾能力，能夠實現高速數據傳輸、實時報文、滿足實時性要求，組態靈活，易于擴展、可靠性大大提高、減少了電纜用量、方便施工。（7）運行管理智能化：體現在無人值班、人機對話及操作的屏幕化、制表、打印、越限監視和系統信息管理、建立實時數據庫和歷史數據庫、開關操作及防誤操作閉鎖等方面。

2 變電站綜合自動化系統的優越性

（1）提高供電質量。在變電站綜合自動化系統中，能實現對有載調壓變壓器和無功補償電容器的自動控制，使系統能根據母線電壓水平調節電容器投退或對變壓器進行調檔，從而極大地提高電壓合格率，以便確保電力系統中的主要設備和各種電器設備的安全，使無功潮流合理，降低電網線路損耗，減少各種電能損耗。（2）提高供電可靠性。在綜合自動化系統中，通過集合各個電氣量數據和信號，利用計算機計算和判斷，將綜合結果反映來，以幫助值班人員盡快的發現問題并處理，盡早恢復供電。（3）減少變電站總投資額，縮小變電站使用的面積和空間。變電站綜合自動化系統采用計算機和通信技術，能夠簡化系統的結構，利用更多的共享資源和信息，從而節省大量電力電纜；采用大規模的集成電路，由此減少了二次設備的占地面積以及變電站的投資。（4）提高運行管理水平。（5）提高安全、可靠運行水平。

3 變電站綜合自動化的結構

（1）過程層，由智能化的一次設備和網絡化的二次設備組成，有三大功能：其一電力運行的實時電氣量檢測；其二運行設備的狀態參數在線檢測與設計；其三操作控制的執行與驅動操作控制的執行與驅動。

（2）間隔層，主要功能有六個方面：一是匯總本間隔過程層實時數據信息；二是實施對一次設備保護控制功能；三是實施操作同期及其他控制功能；四是對本間隔實施操作閉鎖功能；五是承上啟下的通信功能，即同時高速完成與過程層及所控層的網絡通信功能；六是對數據采集、統計運算及控制命令的發出具有優先級別的控制。

（3）站控層，主要功能有六個方面：一是通過兩級高速網絡匯總全所的實時數據信息，不斷刷新實時數據庫，按時登錄歷史數據庫；二是全所操作閉鎖控制功能具有在線可編程；三是具有所內當地監控，人機聯系功能；四是按既定規約將有關數據信息送向調度或控制中心；五是接受調度或控制中心有關控制命令并轉間隔層、過程層執行；六是具有對間隔層、過程層諸設備的在線維護、在線組態，在線修改參數的功能。

4 變電站綜合自動化系統存在的問題

（1）變電站的技術標準問題：變電站綜合自動化系統的設計其標準問題由技術標準、自動化系統模式、管理標準等問題組成，截止到現在還沒有統一標準，這是當前需要解決的問題。（2）各個廠家產品的接口問題：接口是綜合自動化系統中迫切需要解決的問題之一，包括RTU、保護、小電流接地裝置、故障錄波、通信控制器與主站、無功裝置等與通信控制器、通信控制器與模擬盤等設備之間的通信。（3）變電站綜合自動化系統的抗干擾問題：變電站綜合自動化系統的抗干擾措施是保證綜合自動化系統可靠和穩定運行的基礎，選擇產品時應挑選合格的自動化產品，除了能夠滿足一般檢驗項目外，還應順利通過高低溫試驗、耐濕熱試驗、雷電沖擊電壓試驗、動模試驗，快速瞬變干擾試驗。（4）傳輸規約和傳輸網絡的選擇問題：傳輸規約問題制約著變電站綜合自動化系統的建設和設備選型，即在變電站和控制中心之間應使用101規約，在變電站內部應使用103規約，電能量計量計費系統應使用102規約。新的國際標準IEC 61850公布之后，變電站綜合自動化系統從過程層到控制中心將使用統一的通信協議。

5 變電站綜合自動化的發展趨勢

（1）無人值班無建筑小室的變電站。變電運行人員如果查看設備和控制操作就地進行，利用一個手持式可視無線終端，監視一次設備的同時進行操作控制，所有與之相關的量化數據在可視無線終端上顯示，人機操作界面接口實現統一化、運行操作實現無線化。（2）強大的通訊接口能力。主要通訊部件雙備份冗余設計（雙CPU、雙電源等），使用光纖總線等，通過網絡使現代化的綜合自動化變電站的各種智能設備組成一個統一的、互相協調工作的整體，保證就地通訊網絡協議的標準化。（3）防誤閉鎖邏輯驗證圖形化、規范化、離線模擬化。（4）保護監控一體化。此種方式已在35 kV及以下的電壓等級中普遍采用，今后此方式在110 kV及以上的線路間隔和主變三側中也是趨勢。（5）系統數據采集和一次設備一體化。對電流電壓、有功無功、開關狀態等信息進行常規的采集外，對如主變的油位、開關的氣體壓力等某些設備的在線狀態檢測量化值，都將與一次設備的傳感器緊密結合，直接保存到監控系統的實時數據庫中。

參考文獻

[1] 王欣.管理信息系統[M].北京：中國水利水電出版社，2004.

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關鍵詞：煤礦 綜合自動化 集成 管理 減人增效

The realization of integrated automation system in Mahuang Mine

ZHOU Feng，DONG Xiang-fa，HAO Yun-ling

Huayang Coal Mine Communication Equipment Co.， Ltd.， Xuzhou 221116

Abstract：Coal mine synthetical automation integration platform is foreign show corporate image of integration management for large-scale systems，can simply and accurately called a variety of information， can monitor various seeds system. This platform construction to improve production efficiency，improve product quality control， efficient use of resources and reduce energy consumption，decrease a person to increase safety，improve the mine production safety is of great importance and practical significance.

Key words：coal mine integrated automation integrate administration the synergism that reduce a person

幾年來煤炭工業的發展證明，建設以自動化、信息化為標志的新型現代化礦井已成為煤炭企業提高礦井安全程度，實現高產高效，增強核心競爭力的必然途徑。因此，新汶礦業集團麻黃煤礦抓住機遇，在礦井大力建設煤礦綜合自動化系統，結合自動化、網絡、通信、數據庫等技術的最新成果，提出了將生產自動化的各項應用系統統一在一個網絡平臺上，實現礦井主要生產及安全環節的遠程集中監測、監控，保障煤礦的安全、可靠、高效運營。

1、綜合自動化系統總體設計

1.1 麻黃礦自動化系統現狀分析

麻黃礦目前已安裝或即將建設多種自動化系統，如：主排水系統、皮帶運輸系統、工作面監控系統、電力監控系統、通風壓風監控系統、人員定位子系統等。這些監控系統大多是在不同階段建設，處在相互獨立的狀態并存在很多問題，如：重復投資、重復建、可靠性差、不利于安全生產、維護檢修困難、浪費人力資源、自成體系、信息不互通、不能發揮綜合效益等。

1.2 綜合自動化系統網絡架構

針對上述狀況，為了從系統工程的角度整體上對礦山進行統一的自動化管理，防止“信息孤島”現象，有效整合各種資源和發揮自動化集成的最大效益，需要建立統一的煤礦綜合自動化系統平臺。要建立系統平臺首先要構架一個網絡平臺，采用工業以太網+現場總線的方式，即把各個控制子系統通過工業以太網接入信息層局域網，共由3層體系構成（如圖1）。

（1）設備層：主要采用現場總線方式將現場設備、傳感器、變送器、開關、顯示屏和操作終端與PLC連接，快速、穩定地與控制層實時交換數據。

（2）控制層：建立一條貫穿于井上和井下的高速以太冗余環網，將各子系統的主機作為工業控制環網的一個節點，使各現場子系統統一整合于基于TCP/IP的以太網中。實現集控中心對全礦生產及相關環節的集中監控，從而實現作業計劃、生產調度、資源調度、產能優化、質量管理等各項功能，并實現與上層礦級管理系統（信息層）進行信息交換。

（3）信息層：基于工業以太網，以TCP/IP為協議平臺，利用現代IT技術實現更強大的工業控制網絡數據管理、Internet接入、遠程數據訪問及無線網絡接入等服務和功能，充分挖掘礦井生產、安全等環節的重要數據，并以企業管理網絡為信息交換平臺，實現更強大的安全生產可視化和礦井的管控一體化。

1.3 綜合自動化系統主要構成

麻黃礦綜合自動化系統主要由地面集控中心、地面子系統、井下子系統三部分組成（見圖2）。

2、綜合自動化系統實現及其效果

2.1 井上壓風機集控系統

該系統以西門子300 PLC作為主控核心，留有以太網通信接口，通過工業以太網進入綜合自動化平臺并組態，在地面集控中心進行控制。

它實現對所有主扇的電量參數、風機參數、環境參數、風速、風量、負壓值、液壓油站等運行信息進行監測（見圖3）；并可遠程開停控制，實現通風機房無人值守，達到減人提效的目的。

2.2 井上電力監控系統

該系統可提供485通信接口，通過串口服務器轉換為以太網信號，接入就近環網交換機從而入綜合自動化平臺并組態，在地面集控中心進行控制。

它實現對高低壓開關設備的遠程開停和在線監測（見圖4），實現集控中心對變電所的“四遙”功能（遙控、遙測、遙調、遙信），實現變電所無人化，保證電力供應的安全、可靠運行。

2.3 井下主排水集控系統

井下排水控制系統采用PLC控制主站預留的以太網接口，接入工業以太環網從而進入綜合自動化平臺并組態，在集控中心實現對水泵的遠程啟停及在線監測。

它可以真實反映井下水泵房所有水泵和水倉的運行工況，包括每臺水泵的運行狀態、故障狀態、運行時間、水倉水位、電機運行電流和電壓、電機溫度、水泵流量和壓力等參數（見圖5）；保證設備的有效運行和維護，實現無人值守。

2.4 井下皮帶集控系統

井下皮帶集控系統采用現場總線方式連接后通過PLC以太網通信接口，接入工業以太網從而進入綜合自動化平臺并組態，在地面集控中心進行控制。同時在皮帶機頭、機尾等重要地點設置攝像頭，與井下通信系統、固定電話一起，作為遠程控制的監視、聯系手段。

皮帶集控系統集成后能夠實現對皮帶的自動、手動控制，同時監測皮帶機的電流、速度、拉繩、跑偏、堆煤、煙霧等保護（見圖6），同時實現開停記錄、操作記錄、報警查詢的功能。

2.5 井下工作面監控系統

該系統通過礦用本安型綜合接入為網關將工作面監控系統核心控制器提供的485或CAN信號轉換為光纖以太網信號，就近接入井下工業交換機，通過綜合自動化網絡將數據傳輸至集控中心數據采集服務器。

工作面監控系統集成后能夠實時反映每個支架的工作參數，包括乳化液泵站工況、支架伸出長度、支架承受壓力、采煤機運動方向、采煤機運行速度、采煤機所在支架號、采煤機所在位置及設備開停狀態等關鍵參數，為遠程控制提供可靠依據（見圖7）。

3、結語

麻黃礦綜合自動化集成平臺建成應用后，能把各個子系統有機整合在一起，能使礦井各生產環節工況信息和人員物資管理信息在統一平臺集中顯示，集中自動控制，能實現各系統信息共享及關聯數據的深入挖掘、分析，從而達到“管控一體化”和減員增效的目的。

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[關鍵詞]煤礦；計算機技術；自動化系統平臺

中圖分類號：TD67 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）15-0371-01

計算機技術的不斷發展，為煤礦經營運作中引入自動化系統提供了有利條件。然而，現階段，綜合自動化系統在煤礦中的應用現狀不容樂觀，其并未獲得及時的優化和完善，尤其值得注意的問題是，各個自動化系統（供電、排水等）單獨存在，而缺乏統一的管理，這就在很大程度上影響到自動化系統功能的發揮。鑒于此，本文對煤礦綜合自動化系統平臺進行研究。

一、煤礦自動化系統存在的主要問題分析

（一）存在一定的經濟資源浪費問題

這個問題基本上反映在人力資源與經濟投資的浪費兩個環節。首先，系統單獨建設難免涉及到控制系統、機房以及線路等的重復建設，這樣就會存在一定程度的重復投資現象，從而造成對資源的無謂浪費。其次，系統的獨立同時還離不開專人對其管護，這樣將會產生一定財力、物力、人力的浪費。

（二）安全性和穩定性相對較差

現階段，煤礦自動化平臺彼此獨立存在，不同系統的信息無法獲得充分整合， 這樣就使得系統的穩定性有所降低，同時其安全性與可靠性根本無法獲得充分的保障。需要注意的問題是，煤礦設備故障并非由其中的某一個系統造成的，或者是由其中若干因素引發的，系統獨立無法及時高效的監測與預報其中的安全隱患，從而導致煤礦的生產安全同樣不能得到保障。

（三）信息無法共享

不同的系統單獨存在，無法實現充分的信息互動與溝通，這樣系統根本無法確保整體效益。另一方面，使得數據統計和分析工作變得更加困難，無法實現整體分析與監測的目的。

二、綜合自動化系統平臺建設的主要目標分析

（1）實現對相關設備的遠程控制，同時還可以監控其運行參數。通過動畫模擬的方式把設備與生產狀況由計算機展示出來，同時還可以達到故障報警的目的。

（2）把每一子系統進行有機整合，對其實施統一管理，同時還可以實時監控對講通訊、關鍵部位等，此外還可以實現故障急停。

（3）打造調控和監測中心，可以在線監控子系統及其設備，當發生故障的時候可以進行報警，同時可以實現遠程協助維護功能。

三、平臺的結構分析

煤礦綜合自動化系統平臺主要包括以下兩個方面內容：

（一）信息傳輸部分

這一個部分基本上是應用在每一子系統，傳感器與接受處理部分，設備和控制終端。在每一個控制中心的計算機相互間傳輸相關數據，通常情況下，包括礦用光纜與隔爆千兆環網交換機兩部分內容。

（二）數據采集部分

這一個部分基本上是用來采集煤礦生產現場相關設備的具體工作狀況、以及所處的環境條件等。相關數據的采集基本上通過專門的傳感器完成，采集完之后接著需要對其加以匯總，在此基礎上，對其進行整理。這一個部分基本上通過通訊協議轉換器與礦用顯示控制箱兩個設備實現。

（三）集中控制操作部分

這一個部分大體上涉及到礦上、下兩個方面內容。其中有給排水、電力系統以及采礦設備等諸多系統的集中控制，大體上包括礦用顯示器、控制箱、接線箱以及鍵盤等幾個方面。

（四）語音圖像顯示部分

這一個平臺的語音圖像顯示設備的基本功能包括：顯示相關設備的具體運行狀況，顯示每一個系統的具體工作狀況，發出報警，以及對相關故障提供相應的語音幫助等諸多方面功能。大體上包括急停開關、本安擴音裝置、隔爆光纖攝像儀等幾個部分。

四、綜合自動化系統平臺的設計實現

（一）子系統的接入

在這里，子系統主要包括以下幾個自動化系統：主副井提升、智能電氣、通風、排水、選煤運煤，除此之外，還包括井下水泵集控、安全監測以及工業電視等幾個子系統組成。如上文所述，因煤礦長期以來一直應用彼此單獨的自動化系統，為有效解決這一個問題，充分發揮當前資源的作用，來完成子系統的接入，通常情況下，往往通過網絡或上位機、PLC 接入等幾種不同的方式。完成接入之后就可以建立網絡連接，具體來說，可利用驅動或OPC 通訊的方式完成。

（二）構建集成監控系統

這一個環節，主要是選擇滿足煤礦生產需要的軟件來進行，主要包括部分與整體建設兩個方面內容。其中，前者主要涉及到建設各子系統這一工作，將自動化監控系統配置在各子系統上。而對于后者，其功能主要包括信息的匯總以及整理，動態監控，生成實時的報表，同時還負責生成趨勢分析，除此之外，還具有監測故障并作出相應的報警等方面的作用。

（三）調度管理系統建設

這一個系統主要由為管理工作者提供專門的生產調度辦公軟件組成。其中涉及到會議記錄、換崗以及調度日志等幾方面內容。其中還有應急指揮系統，該部分要求一定要充分明晰各項安全制度，制定相應的安全應對措施，同時還可以對故障發生涉及范圍進行模擬，負責給予各種逃生路線，有助于應急指揮工作的順利開展。除此之外，這一個系統還可以有效管理各種調度資料，可以管理煤礦事故與職工信息以及相關安全規程等，從而能夠在信息上為確保煤礦安全生產提供幫助。

五、軟件結構

這一個平臺使用的軟件為iFIX4.0。這個軟件可以把煤礦的各個必須獨立的系統進行有機結合，例如安全監控與生產控制等系統。軟件利用I/O 驅動，不僅能夠利用人機交互把相關數據資料展現在電腦顯示器屏幕上，而且還能夠把控制策略與參數輸送到相關設備上。在這里，軟件結構主要由以下幾方面內容組成，接下來我們將分別進行闡述。

（1）數據庫

這一部分屬于該系統的核心，其所負責的基本工作包括檢索與存儲相關歷史數據、處理與存儲各種事故信息、以及處理各種綜合數據運算與處理的任務等相關方面。每一個數據庫主要是利用其內部協議來實現對信息的共享。

（2）I/O驅動

這一個平臺的軟件系統主要是通過I/O驅動來連接每一個相關設備，連接每一個子系統，這個部分屬于系統交流和溝通的媒介。

（3）HMI設計

HMI，也就是該平臺的控制操作窗口。設計HMI過程中，應當注意畫面的布局與層次。經由HMI設計之后，軟件系統必須具有下面幾方面基本功能：第一，實現對相關機器設備的倉位與集中控制；第二，具有監測設備工作參數以及模擬顯示其具體的運行狀況等功能；第三，顯示與報警：主要是通過控制箱來顯示所搜集的信號量動態變化狀況；

六、結束語

綜上所述，現階段，煤礦自動化子系統的獨立存在，在很大程度發生影響著煤礦的健康持續發展。在經營運作中引入綜合自動化系統平臺，有助于煤礦生產安全以及整體效益的提升。該平臺的設計和實現大體上涉及到子系統的接入、構建集成監控系統與調度管理系統等方面內容。構建綜合自動化系統是一項非常繁瑣的系統工程，同時具有非常重要的現實意義。隨著相關研究的深入開展，相信綜合自動化系統將會在煤礦中顯示出愈發重要的作用。

作者簡介

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關鍵詞：變電站 綜合自動化 內容 特點

一、變電站綜合自動化研究的主要內容

對110kv及以上電壓等級變電站，以服務于電力系統安全、經濟運行為中心。通過先進的計算機技術、通信技術的應用，為新的保護和控制技術采用提供技術支持，解決過去能解決的變電站監視、控制問題，促進各專業在技術上、管理上配合協調，為電網自動化進一步發展提供基礎，提高變電站安全、可靠和穩定運行水平。如，采集高壓電器設備本身的監視信息，斷路器、變壓器和避雷器等的絕緣和狀態等；采集繼電保護和故障錄波器等裝置完成的各種故障前后瞬態電氣量和狀態量的記錄數據，將這些信息傳送給調度中心，以便為電氣設備的監視和制定檢修計劃、事故分析提供原始數據。對新建變電站取消常規的保護、測量監視、控制屏，全面實現變電站綜合自動化，實現少人值班逐步過渡到無人值班；對老變電站在控制、測量監視等進行技術改造，以達到少人和無人值班的目的。

對35KV及以下電壓等級變電站，以提高供電安全與供電質量，改進和提高用戶服務水平為重點。側重于利用變電站綜合自動化系統，對變電站的二次設備進行全面的改造，取消的保護、測量、監視和控制屏，全面實現變電站綜合自動化，以提高變電站的監視和控制技術水平，改進管理，加強用戶服務，實現變電站無人值班。

變電站綜合自動化要實現：

（1）隨時在線監視電網運行參數、設備運行狀態；自檢、自診斷設備本身的異常運行，發現變電站設備異常變化或裝置內部異常時，立即自動報警并閉鎖相應的出口，以防止事態擴大。

（2）電網出現事故時，快速采樣、判斷、決策，迅速隔離和消除事故，將故障限制在最小范圍。

（3）完成變電站運行參數在線計算、存儲、統計、分析報表和遠傳，保證自動和遙控調整電能質量。

變電站綜合自動化應包括兩個方面：

（1）橫向綜合：利用計算機手段將不同廠家的設備連在一起，替代或升級老設備。

（2）縱向綜合：在變電站層這一級，提供信息、優化、綜合處理分析信息和增加新的功能，增加變電站內部和各控制中心間的協調能力。如借用人工智能技術，在控制中心間的協調能力。如借用人工智能技術，在控制中心實現對變電站控制和保護系統進行在線診斷和事件分析，或在變電站當地自動化功能協調之下，完成電網故障后自動恢復。

變電站綜合自動化與一般自動化區別在于：自動化系統是否作為一個整體執行保護、檢測和控制功能。

轉貼于 　　二、變電站綜合自動化系統的特點

變電站綜合自動化系統具有功能綜合化、系統結構微機化、測量顯示數字化、操作監視屏幕化、運行管理智能化等特征。同傳統變電站二次系統不同的是：各個保護、測控單元既保持相對獨立，（如繼電保護裝置不依賴于通信或其他設備，可自主、可靠地完成保護控制功能，迅速切除和隔離故障），又通過計算機通信的形式，相互交換信息，實現數據共享，協調配合工作，減少了電纜和沒備配置，增加了新的功能，提高了變電站整體運行控制的安全性和可靠性。

（1）功能綜合化。變電站綜合自動化系統是各技術密集，多種專業技術相互交叉、相互配合的系統。它是建立在計算機硬件和軟件技術、數據通信技術的基礎上發展起來的。它綜合了變電站內除一次設備和交、直流電源以外的全部二次設備。微機監控子系統綜合了原來的儀表屏、操作屏、模擬屏和變送器柜、遠動裝置、中央信號系統等功能；微機保護子系統代替了電磁式或晶體管式的保護裝置；微機保護子系統和監控系統相結合，綜合了故障錄波、故障測距、無功電壓調節和中性點非直接接地系統等子系統的功能。

（2）分級分布式微機化的系統結構。綜合自動化系統內各子系統和各功能模塊由不同配置的單片機或微型計算機組成，采用分布式結構，通過網絡、總線將微機保護、數據采集、控制等各子系統連接起來，構成一個分級分布式的系統。一個綜合自動化系統可以有十幾個甚至幾十個微處理器同時并行工作，實現各種功能。

（3）測量顯示數字化。用CRT顯示器上的數字顯示代替了常規指針式儀表，直觀、明了；而打印機打印報表代替了原來的人工抄表，這不僅減輕了值班員的勞動強度，而且提高了測量精度和管理的科學性。

（4）操作監視屏幕化。變電站實現綜合自動化，使原來常規龐大的模擬屏被CRT屏 幕上的實時主接線畫面取代；常規在斷路器安裝處或控制屏上進行的分、合閘操作，被屏 幕上的鼠標操作或鍵盤操作所取代；常規在保護屏上的硬連接片被計算機屏幕上的軟連接片所取代；常規的光字牌報警信號，被屏幕畫面閃爍和文字提示或語言報警所取代，即通過計算機上的CRT顯示器，可以監視全變電站的實時運行情況和對各開關設備進行操作控制。

（5）運行管理智能化。智能化的含義不僅是能實現許多自動化的功能，例如：電壓、無功自動調節，不完全接地系統單相接地自動選線，自動事故判別與事故記錄，事件順序記錄，制表打印，自動報警等，更重要的是能實現故障分析和故障恢復操作智能化，實現自動化系統本身的故障自診斷、自閉鎖和自恢復等功能，這對于提高變電站的運行管理水平和安全可靠性是非常重要的，也是常規的二次系統所無法實現的。變電站綜合自動化的出現為變電站的小型化、智能化、擴大設備的監控范圍、提高變電站安全可靠、優質和經濟運行提供了現代化的手段和基礎保證。它的運用取代了運行工作中的各種人工作業，從而提高了變電站的運行管理水平。

變電站綜合自動化是實現無人值班（或少人值班）的重要手段，不同電壓等級、不同重要性的變電站其實現無人值班的要求和手段不盡相同。但無人值班的關鍵是通過采取種種技術措施，提高變電站整體自動化水平，減少事故發生的機會，縮短事故處理和恢復時間，使變電站運行更加穩定、可靠。

變電站綜合自動化的優點有：

（1）控制和調節由計算機完成，減少了勞動強度，避免了誤操作。

（2）簡化了二次接線，整體布局緊湊，減少了占地面積，降低變電站建設投資。

（3）通過設備監視和自診斷，延長了設備檢修周期，提高了運行可靠性。

（4）變電站綜合自動化以計算機技術為核心，具有發展、擴充的余地。

（5）減少了人的干預，使人為事故大大減少。

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關鍵詞：綜合自動化；變電站；運行維護；措施

中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）05（c）-0000-00

在電網的運行過程中，變電站主要起著分流和變壓的作用，是這個過程中的主要樞紐。隨著科學技術的不斷發展，自動化系統在變電站的領域得到了廣泛的應用，對電網的穩定運行的事業做出了重要的貢獻。因為，綜合自動化的變電站的系統比較復雜，涉及到的科學與專業的知識比較多，所以，在其運行的過程中就不免會出現一些故障，對系統的運行造成一定的影響，耽誤了變電站的正常的工作，因此，要求我們必須做好綜合自動化變電站運行的維護工作，提高系統運行的穩定性與安全性。

1綜合自動化變電站系統的組成及功能

綜合自動化變電站系統是利用先進的計算機技術、現代電子技術、通信技術和信息處理技術等實現對變電站二次設備的功能進行重新組合、優化設計，對變電站全部的設備的運行情況進行監督、監測、控制和協調的一種綜合的自動化系統。也就是說，綜合自動化的變電站系統替換了變電站的常規的二次設備，簡化了變電站二次接線，提高了變電站運行的安全性與平穩性的同時，還降低了成本，提高了經濟效益。

在綜合自動化變電站的系統組成中，是按模塊化設計的變電站綜合自動化系統，例如：監控系統、微機保護系統等裝置都是由若干模塊組成的，其硬件結構相差不多，硬件及軟件模塊化的組合與數量不同是其唯一的不同點。綜合自動化的變電站的系統中，應用了先進的科學技術代替人力的勞動，提高了工作的效益，減輕了工作人員的壓力，節省了大量的勞動力，采用微機技術進行監控，可以時刻的保證變電站的運行的透明化，可以及時的發現變電站出現的故障，并及時地對其進行維護，確保變電站的正常的運行，為人們的生活帶來保障。同時，這種遠程的監控行為變電站的工作帶來了很大的便利[1]。

2綜合自動化變電站運行維護過程中存在的問題

綜合自動化變電站的運行的效率要高于常規的變電站，而且在監控上采用了計算機技術進行遠程監控，節省了變電站的綜合管理的成本。但是由于綜合自動化變電站的系統操作比較復雜，因此，常常會出現因人為的錯誤的操作而導致綜合自動化變電站在運行中出現故障，影響變電站的正常的工作的運行。

綜合自動化變電站在運行中常常出現的問題是：工作人員對故障錄波器的使用。具體而言，就是在對變電站的日常維護工作中，對主要線路和主變壓器上的維護中不夠重視錄波器的使用，使得綜合自動化變電站的運行存在著安全隱患，導致了變電站出現信號不暢通的現象，這就大大的影響了變電站的正常工作的運行。

3綜合自動化變電站運行維護的措施

隨著時代不斷的發展，我國的科學技術也在不斷的進步，變電站的運行就運用了現代的科學技術，但是卻仍然存在著許多問題，這就要求我們在不斷的實踐中尋找到綜合自動化變電站的運行維護措施，確保綜合自動化變電站的平穩與安全運行。

3.1正確分析判斷異常問題

綜合自動化變電站的系統是一個非常復雜的過程，運用了各種各樣高科技在其中，所以，一旦出現故障，我們就必須要在第一時間內對其進行診斷和處理，從而使系統在最快的時間內恢復正常的工作[2]。而如果對綜合自動化變電站的故障的檢測出現誤判，不但不會將變電站出現的故障解決，反而會使其出現更多的故障問題，因此，在處理綜合自動化變電站的故障時要做到以下幾點：其一，要有一個清晰的思路，熟悉變電站的運行中常出現故障，運用常規的方法進行檢查；其二，縮小故障發生的范圍，確保準確的找出故障點；其三，快速的找出故障點并對其進行維修。只有做到以上的三點才可以保證綜合自動化變點站在出現故障的時候，我們在第一時間內對其進行有效的維護。

3.2操作人員的技術水平與業務培訓

綜合自動化變電站的系統的運行比較復雜，所以就要求變電站的維護工作人員具有較高的職業技能，一方面，要對綜合自動化變電站的系統運行的原理有充分的了解，同時，還要熟練的掌握檢修工藝和崗位規章制度的內容，能看懂簡單的圖紙和加工圖，只有這樣才可以保證在變電站出現故障的第一時間內，使其故障得到良好的處理，保證變電站的正常的運行。

另一方面，要求變電站的值班人員在工作的時候嚴格遵照該崗位的規章制度，有效的預防事故的發生，當警報領響起之后，值班人員要立即通過電腦上的數據顯示，快速找到警報響的地點，并根據警報的響聲判斷出故障的重要程度，不要漏掉任何一個信號，及時地尋找出故障原因，迅速的解決故障，確保變電站的正常運行，保證用戶的用電的穩定與安全[3]。

4結論

總之，隨著科學技術的不斷發展，計算機、通信技術等高科技運用到了變電站的行業中，形成了綜合自動化系統下的變電站，可以說是對變電站行業的一次改革，給變電站領域的工作帶來了極大的便利，很大程度上節約變電站領域的投資成本，但是，因為綜合自動化變電站的系統的運行比較復雜，所以，不可避免的會出現故障，這就要求變電站的工作人員做好綜合自動化變電站運行的維護工作，掌握處理綜合自動化變電站的系統運行時出現故障的解決措施，只有這樣，才能保證綜合自動化變電站的系統的安全平穩的運行。

參考文獻：

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篇6

關鍵詞:礦井綜合自動化;綜合自動化網絡平臺;皮帶運輸系統;教學模擬系統

中圖分類號:TP311文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2010)11-2675-03

Mine Integrated Automation Teaching Simulation System Design

SHANG Shu-yu1,2, LV Heng-zhi1,2

(1.Zhengzhou University of Light Industry, Zhenzhou 450002, China; 2.Pingdingshan Industrial College of Technology, Pingdingshan 467001, China)

Abstract: With the continuous development of the coal mine modern production, the enterprise grows unceasingly to the needs of automation Professionals, also unceasingly improve to the automation professionals' quality requirements,This gives colleges and universities propose the task of bring up electrical automation professionals, in particular, is able to adapt to the coal mine modern production requirements professionals.This article in view of coal mine production automation work process, build a Integrated Automation network platform,design Power monitoring system, industrial television system, belt transportation system, safety monitoring system, construction Mine Integrated Automation Teaching Simulation System, make the student through the actual operation study,can experience each link in the whole process of the coal mine automated production, knows the mine Integrated automation related basic theory,carries on the simulation mine production operation process monitoring and management.

Key words: mine integrated automation; integrated automation network platform; belt transportation system; teaching simulation system

隨著煤礦綜合自動化程度的提高,對相關崗位工作人員的專業知識和技術能力提出了更高的要求,因此就需要高校培養出一大批具有良好的職業道德,具備電氣自動化技術理論知識和工礦企業生產一線職業崗位技能,能夠勝任電氣設備與系統的安裝調試、運行維護和設備管理能力的高素質技能型專門人才。

為適應高職院校礦井自動化教學的需要,開發高職院校礦井綜合自動化模擬實訓系統,依托Internet網絡平臺,用貼近實際煤礦生產的信息內容來運行,從而能夠直觀地用作教學和學生實訓。該系統模擬煤礦井下部分自動化監測監控系統裝置。以網絡(工業以太網)平臺為基礎,構建井下環網,仿真演示皮帶運輸系統和安全監控系統。學生通過實際操作學習,能夠體驗礦井自動化生產全過程的各個環節,掌握礦井綜合自動化相關基本的理論,能夠基本滿足學生進行模擬化的礦井生產運行過程的監控與管理。

1 系統的總體設計

圍繞實現礦井綜合自動化教學模擬系統的目標,結合礦井生產自動化的工作過程,構建礦井綜合自動化教學模擬系統模型。系統網絡拓撲圖如圖1所示。

根據礦井綜合自動化系統運行工作過程的分析,為適合礦井綜合自動化教學內容,系統主要設計了四個子系統,即電力監控系統、工業電視系統、皮帶運輸系統、安全監控系統。

2 綜合自動化系統軟件平臺

綜合自動化系統平臺將各子系統監控數據運用統一的通信協議格式,多種接口方式,采集、處理、匯總,構成統一的數據存取模式,對監控數據采用組態方法,為礦井生產調度用戶創建形象、直觀的生產動態監視畫面,實時顯示礦井生產工況,同時支持數據 WEB 方式瀏覽,通過網絡方便礦生產職能部門隨時掌握礦井生產動態和安全狀況。

系統能實現的功能:信息的綜合功能、WEB 瀏覽功能、權限管理、實時報警故障記錄、完整的事件記錄、擴展功能、系統安全性、故障報警分析統計、綜合查詢、歷史曲線、故障報警分析。

系統的操作是在I/O服務器、WEB服務器、操作站主機上實現操作的。系統示意圖如圖2所示。

3 綜合自動化網絡系統

綜合自動化網絡是整個礦井安全和生產自動化實現的保障,要求有很高的可靠性和冗余特性,因此綜合自動化網絡都采用冗余結構,綜合自動化網絡的一般有現場總線方式和工業以太網方式兩種。

工業現場總線是一種專門用于工業監測與控制的網絡,其實時性強,安全可靠,傳輸速率和開放性比普通的串行通訊要高。不足之處是不能實現三網合一(數字、音頻、視頻的三網),數據傳輸量有限,不適用于大規模的復雜網絡。

工業以太網傳輸平臺的特點是能很好的滿足上述對傳輸網絡平臺的要求,1000M工業以太環網同時能實現數字、音頻、視頻的三網合一,真正實現綜合業務傳輸。同時采用高可靠性工業以太網協議,可滿足控制網實時性的要求。

綜合自動化的目標是建設成生產過程高度智能化的自動化控制系統,因此,對數據傳輸的要求非常高,故采用1000M工業以太網絡作為構建綜合自動化的高速網絡平臺。

綜合自動化網絡平臺包括井下網絡和井上網絡兩部分,通過工業以太網交換設備和光纜構成一個井上井下的光纖信息高速通道。地面交換機通過地面機房調度室的核心交換機,連接至集控中心以太網。如圖3所示。

4 礦井綜合自動化系統開發的原則和要求

在進行系統開發時候,為了培養學生應付未來環境的變化,在繼承現有礦井自動化教學模擬系統的優點的基礎上,應盡量采取大而全的原則,并從下面兩點開發與設計:1) 體現礦井綜合自動化的特性。2) 體現礦井綜合自動化系統的功能。

礦井綜合自動化系統的主要性能要求:先進性、成熟性、可靠性、安全性、實時性、易操作性、開放性、可擴展性、實用性。

礦井監控系統除了應滿足性能要求外,還應滿足下列系統通用要求:1) 系統應具有模擬量、開關量和累計量監測功能。2) 系統應具有聲光報警、模擬量和開關量手動與自動控制功能。3) 系統應具有備用電源。當電網停電后,系統應能對主要監控量繼續監控、繼續監控時間應不小于2小時。4) 系統應具有自檢功能。當系統中傳感器、分站、主站、傳輸電纜等設備發生故障時,報警并記錄故障時間,故障設備,以供查詢及打印。5) 系統主機應雙機備份,并具有手動切換功能(自動切換功能可選)。當工作主機發生故障時,備份主機投入工作,保證系統的正常工作。6) 系統應具有實時存盤功能。

5 電力監控系統設計

電力監控系統包括井下電力監控系統和地面電力監控系統兩部分。

井下電力監控系統通過隔爆開關和磁力啟動器配置的綜合保護器,把所有的電力參數和狀態信息通過串口服務器轉換成RJ45信號,經由西門子交換機傳輸到集控中心,實現遠程電力監控。

地面電力監控系統主要通過一個電量采集模塊將開關柜的參數信息同用串口服務器轉換成RJ45信號,經由西門子交換機傳輸到集控中心,實現遠程電力監測。

6 工業電視系統設計

工業電視系統要求將井下各個監測點,如井下各部膠帶機頭、機尾、轉載點、行人車場、無人職守變電所、地面工業區的要害部位、生產場地等進行圖像監視,再通過傳輸線,進入視頻服務器進行圖像處理與錄像,在調度臺顯示各個被監測點的實時情況,同時通過圖形控制器,在調度臺的拼接大屏幕上顯示各個重要的監測點或計算機圖像,從而進行有針對性的顯示與控制,為生產調度指揮提供方便。

系統通過兩臺網絡攝像機對1#皮帶機和2#皮帶機進行監控,然后分別在2個監視器和監控室液晶大屏幕上顯示。

7 皮帶運輸系統

皮帶運輸系統系統主要模擬礦井煤礦運輸現場:通過上位機來控制兩天皮帶機(1#皮帶,2#皮帶),2個給煤機(1#給煤機,2#給煤機)的演示運行。系統裝置示意圖如圖4所示。

皮帶運輸系統的功能主要有:皮帶運行情況和數據的實時顯示,皮帶開停的控制,各種保護的控制,各種異常情況的報警 (圖形顯示、語音),數據的歷史和實時顯示,皮帶、給煤機每日開停時刻的查詢、顯示等。

皮帶保護和檢測主要有1) 堆煤保護,2) 低速打滑保護,3) 跑偏保護,4) 煙霧保護,5) 超溫灑水保護,6) 煤位連續測量,7) 電流、電壓和功率檢測。

皮帶運輸控制裝置的核心采用德國SIEMENS公司生產的S7―300可編程控制器,適用于各行各業各種場所的監測及自動化控制。控制裝置具有輸入/輸出點數擴展,根據現場不同的控制對象及控制要求,選用不同的模塊進行組合,從而完成對被控設備的邏輯控制,自動調節控制,加/減計數,脈沖輸出,脈寬調制輸出等功能,實現不同的控制要求。在獨立運行時,完成單機自動化控制,或組網運行,構成系統實現主/從站的監控,完成復雜的控制功能。因它有很強的可靠性、強大的通訊能力和適時特性,所以具有極高的性能/價格比。通過該裝置可以實現輸送機的就地控制和遠程控制兩種控制方式。采用就地控制方式時,通過就地開停控制器的指令輸入,自動啟動或停止各臺電機。采用遠程自動控制方式時通過傳輸線路接收控制中心的控制指令,自動啟動或停止各臺電機。

皮帶運輸機組態控制界面設計采用MCGS全中文工業自動化控制組態軟件(以下簡稱MCGS工控組態軟件或MCGS)。

MCGS工控組態軟件是一套32位工控組態軟件,可穩定運行于Windows95/98/NT/2000/Me操作系統,集動畫顯示、流程控制、數據采集、設備控制與輸出、網絡數據傳輸、雙機熱備、工程報表、歷史數據與曲線等諸多強大功能于一身,并支持國內外眾多數據采集與輸出設備,廣泛應用于石油、電力、化工、鋼鐵、礦山、冶金、機械、紡織、航天、建筑、材料、制冷、交通、通訊、食品、制造與加工業、水處理、環保、智能樓宇、實驗室等多種工程領域。

MCGS組態軟件所建立的工程由主控窗口、設備窗口、用戶窗口、實時數據庫和運行策略五部分構成,每一部分分別進行組態操作,完成不同的工作,具有不同的特性。

皮帶控制系統工況圖畫面如圖5所示,工況圖畫面主要由1#皮帶機,2#皮帶機,1#給煤機,2#給煤機,1#煤倉,2#煤倉,3#煤倉,攝像頭1,攝像頭2,各個傳感器組成。

8 安全監控系統

安全監控系統的主要用途是為能滿足大、中、小型煤礦在安全、生產監測監控、生產指揮調度和綜合信息管理等各方面的要求,提供先進、可靠的技術和設備。該系統主要由井上地面中心站及配套產品和井下工作站及配套產品兩大部分組成,井上地面設備安裝在地面安全場所;井下設備為爆炸性氣體環境用電氣設備,安裝在煤礦井下具有煤塵、瓦斯的爆炸性氣體環境中,如圖6所示。

安全監控系統主要用來監測甲烷濃度、一氧化碳濃度、二氧化碳濃度、氧氣濃度、風速、負壓、濕度、溫度等,并實現甲烷超限聲光報警、斷電和甲烷風電閉鎖控制等。

9 結束語

通過對礦井綜合自動化系統構成的分析,提出礦井綜合自動化教學模擬系統的開發原則和要求,在系統分析基礎上,構建礦井綜合自動化教學模擬系統的總體結構以及子系統功能模塊,實現礦井綜合自動化在教學中用于模擬實訓的要求,以生產過程為實訓項目,突出實訓主題,為學生提供一個交互、實用的礦井綜合自動化模擬實踐環境,增強參與實踐角色之間的互動性,使礦井綜合自動化教學模擬系統更接近礦井綜合自動化的實際工作過程,使使用者模擬礦井生產流程,通過實訓設備自主完成生產監控操作,全面體驗井下生產和井上監控的過程,并且可以解決學生到煤礦井下實習,安全不能有效保障的問題,可以完成電氣自動化專業學生礦井綜合自動化各個組成系統的訓練,并且能夠進行綜合實訓,頂崗實習和畢業設計,實現實訓與工作崗位零距離對接,為學生就業打下良好的基礎。

參考文獻:

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篇7

關鍵詞：煤礦 綜合自動化 技術

1、引言

煤礦監控系統的應用，在國外始于70年代中期，最具代表性的系統是英國的MINOS系統。最初它被應用于膠帶運輸線的集中控制，進一步發展到井下環境監測。我國的煤礦監控系統是在1973年開始立項研究。上世紀80年代初，煤炭部決定引進國外的煤礦監控系統。并成立了煤炭部監控技術專家引進設備工作組，負責收集分析國外技術資料并向煤炭部領導匯報，與國外廠商進行技術談判、考察并寫出技術總結報告，參加引進系統的貿易談判。這是我國改革開放后的首次煤礦監控引進工作，分別從英國、德國、美國引進三種共五套煤礦監控系統。這次引進國外煤礦監控系統的工作，不僅僅是用國外先進設備裝備了我國部分重點礦井，更重要的是開闊了我們的眼界，有力地推動了我國煤礦監控技術的發展。在開始引進先進裝備的同時，煤炭部啟動了自主開發煤礦監控系統的項目。進入上世紀90年代后期，研發出KJ12A型煤礦監控，在PC機的DOS系統上實現了實時控制。同時，隨著煤礦監控系統的不斷推廣應用，迫切需要統一的技術標準。1987年煤炭部委托常州自動化研究所，負責起草并于1990年正式了《煤礦監控系統總體設計規范》，該規范統一了煤礦監控系統的信號制式、系統結構、基本功能要求和性能考核項目，是我國煤礦監控系統發展進程中具有里程碑意義的技術文件。進入21世紀以來，隨著我國經濟的不斷發展，各行各業都取得了長足的進步，在關鍵技術領域內取得了令世人矚目的好成績。煤礦產業是我國能源產業的重要組成部分，將當下最先進的技術應用到煤礦工業具有重大的現實意義，也是當前我國煤礦工業迅速發展的必然要求。另外一方面，隨著我國計算機技術、自動化技術的不斷發展，我國煤炭產業中自動化設備越來越多，當下最先進的自動化技術也被不斷應用到煤礦產業中。本文中，將結合實際，就我國煤礦綜合自動化發展現狀這一重要議題展開討論，重點分析煤礦綜合自動化進程。

2、煤礦綜合自動化應用實踐

（1）國外率先研制出分布式微處理機為基礎的煤礦綜合監控系統，其中最有代表性的產品是美國MSA公司的DSA～30系統。國內最早實施煤礦綜合自動化系統是基于Con2trolNet工業總線的平臺，神華集團大柳塔沒礦和兗礦集團三號井分別是平硐和井工開采的例子。系統能較好地實現各種監測監控系統的接入，但由于速率和傳輸機制的原因，不能實現三網合一。我國從70年代開始引進安全生產監控系統，同時也引進了其制造技術，經過幾十年的發展目前已有幾十個單位生產煤礦監控系統。其中絕大多數采用多級分布式系統，就其系統結構與計算機管理方面而言已達到了80年代中期世界先進水平。目前，全國絕大多數煤礦裝備了監測監控系統。此外瓦斯遙測、斷電儀、風電閉鎖裝置及瓦斯報警礦燈得到迅速推廣，安全監控得到了很好的普及。進入21世紀初，以神東公司大柳塔為代表的礦井綜合子自動化裝備開始投入運營。礦井分別于2000年11月，2001年6月完成大柳塔井和活雞兔井綜合自動化改造，通過采用網絡化的現場工業總線，在全礦建立起工業控制系統和和管理信息系統，將高科技、信息技術首次引入煤炭生產系統。實現收據采集離散化、設備控制分布式智能化、生產管理信息化、辦公管理自動化。具體的說，通過自動化改造，大柳塔煤礦生產系統當中的主運輸、供水、排水、通風、供電均實現無人值守，生產數據以及各系統的設備運行狀態、工況參數實現數字化傳送，在調度集控室以及礦領導和部門的計算機上可以直觀的了解到所有數據。調度集控室只有一名操作員便可對全礦進行生產協調指揮，對供電、主運輸等系統進行操作控制。隨著礦井綜合自動化裝備在特大型礦井投入運營使用，2004年，以龍口礦業集團北皂礦為代表的基于防爆工業以太網的煤礦綜合自動化與信息化系統開始在煤礦應用。龍口礦業700萬元建立煤礦綜合自動化系統，該系統在國內煤礦井下首次采用了環形的光纖工業以太網技術，故障后系統能自動復位，恢復時間小于300ms，而以前采用的非環形工業以太網技術或現場總線技術，系統故障后需人工維修，回復時間一般在半小時以上，因此，該系統可靠性提高了100倍以上；首次在國內煤礦井下應用防爆工業以太環網+現場總線的集成模式，可擴展性及靈活性強；首次在國內防爆工業以太網中采用了QOS傳輸機制，確保了重要等級數據的實時通信和寬帶保證。這些新技術、新工藝、新設備在煤炭行業的應用，帶來煤礦全新管理模式，為煤炭工業跨越式發展奠定了堅實的基礎。

（2）礦山固定設備時較好實現綜合自動化的礦山大型固定設備，國外從60年代起開始發展SCR-D直流提升機。瑞典、德國等先進國家90%上的提升機采用SCR-D系統。80年代以來，交-交變頻同步拖動調速系統得到迅速發展。專家認為他是提升機拖動的方向。先進采煤國提升機電控系統已普遍采用（PLC），有PLC實現工藝控制、安全回路、監視回路、行程控制、剎車控制和井筒信號系統等等，實現了數字控制，并已形成標準產品在提升機安全保護方面已實現微機控制的保護系統，所有安全部件都采用雙線線路，安全監視回路采用冗余技術，確保提升機的安全運行全數字化控制調節和監視系統的提升機已成為發展的必然趨勢。風機、水泵、壓風機的自動控制在我國起步較晚，但進入21世紀，隨著科學技術的巨大發展，煤炭工業出現前所未有的發展潛力，礦山大型固定設備綜合自動化開始嘗試推廣與應用；特別井下供電系統及主排水泵自動化在國有大型煤炭企業得到較好地實施與運用，也印證了礦井綜合自動化成為今后一個發展的方向。

（3）機電一體化目前世界發達國家已綜合利用先進的機電一體化技術使產品實現自動化、數字化、智能化、實現產品更新換代，在性能和功能方面達到質的飛躍，對提高企業的經濟，社會效益產生巨大影響。在這方面的典型產品有：高產高效自動化綜合采煤設備、內裝式交―交變頻同步絞車、煤礦機器人等等。煤礦機電一體化的發展戰略應貫徹科技先導、優化組合、以用重點的方針、以檢測傳感技術、信息處理技術、自動控制技術、系統總體技術為先導，進行技術優化和組織優化，當前應抓好煤礦急需解決的安全及提高產量為出發點和歸宿；例如抓好綜采設備、礦井提升機、礦用機器人等機電一體化產品的研究和開發。

3、結語

隨著科學技術的進步，煤炭工業的快速發展，建設現代化礦區，構建數字化礦山，已成為煤礦綜合自動化系統在煤礦應用又一制高點。構建數字礦山需要在企業高速網絡環境下建立一套集礦井基礎數據（空間、屬性）實時有效采集、準確傳輸、存儲管理、科學分析、可視化表現、自動化控制、智能化預警和信息反饋的礦井綜合自動化安全生產系統。需要建立以礦山監控數據、空間數據為基礎，以礦用對象庫為核心的統一的數字礦山基礎信息平臺，構建煤礦按生產系統劃分主題的具有完整內涵的煤礦數據倉庫。

我國的煤礦綜合自動化和信息化建設起步雖然較晚，但近幾年來，得到了國家行業主管部門、相關高校院所和煤炭企業的高度重視，在研究和應用方面取得了一定成效，與世界先進采煤國家的差距正在縮小。但總體上來看，目前在礦井綜合自動化建設方面，任然存在以下問題：（1）缺乏成熟、規范化礦井綜合自動化及信息化建設實施理論、模式及標準，缺乏科學、規范的指導意見，存在著統籌規劃不到位、程序不夠規范、重復投資等問題；（2）國產的自動化監控系統和國外先進技術相比，最大的差距在于缺少故障診斷功能和技術，綜合預警功能弱；（3）現有的煤礦井下信息傳輸基本以有線為主，存在監控盲區，無線網絡應用還存在一些問題，不能實現礦井全覆蓋監控；為全面推動、指導和規范煤礦礦井綜合自動化建設，實現科學定位，合理確定需求，建設規范有序，確保礦井綜合自動化建設質量和水平，制定煤礦綜合自動化系統指導意見，建設煤礦綜合自動化系統示范工程，對于煤礦綜合自動化、信息化的發展具有重要意義。

參考文獻

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篇8

關鍵詞：火電廠；綜合自動化；DCS散控制系統

1火電自動化存在的問題

（1）我國大型火力發電機組的計算機控制規模隨著不同時期、不同條件下興建的機組有較大差異。

（2）火電廠當前處于運行中的計算機控制系統大多停留在代替常規儀表的水平上.調節回路、連鎖保護等的設計和實施大都按傳統的觀念進行.控剖規律仍然以常規的PlD控制算法為主，而對于大型火力發電機組這種具有非線性、時變性、大滯后、多變量耦合，不可預測大擾動等特點的復雜控制對象和生產過程，采用必要的先進控制策略和方法甚少。

（3）許多電廠的自動化系統仍以單元機組為單位，構成自成體系的計算機控制系統。在電廠中形成了若干相對獨立、封閉的自動化“孤島”，而這些“孤島”又隨自動化設備的選型與配置不同，在結構、功能、特點、技術手段、技術性能、規范等方面都有所不同，存在著互連和互操作的同題.嚴重阻礙了電廠機組及其自動化系統的綜合、統一和協調。

（4）絕大多數計算機系統在電廠中尚處于生產過程控制和操作管理層次的應用.多臺機組以至于全廠的生產、管理、決策綜合自動化系統在國內實為少見.即落后于信息社會發展的管理手段和方法普遍存在，制約了企業運作效率的提高和全廠總體優化生產的實現，影響了電廠經濟效益和社會效益的進一步提高。

（5）國內現有的大多敷自動化系統，其功能還不夠全面，尚不具備現代化生產所需的生產設備故障診斷、壽命分析、能源綜合管理、全面技術監督、生產計劃和讕度、運行優化、專家決策，火電廠在電網中和承擔的自動計費、自動發電控制、自動電壓無功控制等功能，可以說，火電廠的自動化還比較單一，它的自動化系統所承擔的任務還十分有限。

（6）針對當前火電廠自動化自動化綜合程度和管理手段與生產發展不能適應的局面，充分運用現代科學方法和先進技術，研究開發功能強、可靠性高、開放性好，適合我國國情的全電廠綜合自動化系統，有著十分重要的現實意義。

2綜合自動化系統應具備的基本功能

火電廠綜臺自動化系統的目標是充分發揮火電機組運行潛力，降低生產成本，保證生產過程的安全性與經濟性.并提高整個企業的工作效率、管理決策水平改善工作手段和工作環境，為火電廠創造直接的經濟效益和明顯的社會效益。因此火電廠綜臺自動化系統用包括以下功能：

（1）系統自動化向用戶提供豐富實用的服務信息.也可向上級網絡及有關領導和部門提供實時信息。

（2）控制功能：根據火電機組的特性，實現設備狀態、生產過程的智能控制和優化控制等功能。

（3）生產管理功能：能共享實時監測系統的大量信息，實現生產計劃、調度、運行、評估等信息的管理。

（4）能源管理功能實現燃料的消耗儲備、品質管理.以及廠用電優化，能提供收集有蓋能源項目的管理，實現生產的節能降耗。

（5）設備管理功能：對設薔的運行狀態、缺陷、故障、市場價格、備件更換等進行會面的管理.保證企業安全生產，有利于生產的穩定發展。

（6）綜合管理和決策功能：實現各管理功能的綜合.分析管理中的技術數據全面地掌握電廠各環節、各部門的運轉現狀.統籌組織和安排生產.對生產作出合理、優化的決策。

（7）其它功能：實現企業財務管理、科技管理、資產管理、后勤管理等的計算機系統.并通過開放的網絡將這些數據連入綜臺自動化系統。

3火電廠Dcs的應用

現代大型火力發電機組均采用DCS散控制系統實現機組的自動檢測、保護、控制、調節等功能.以保證機組安全、經濟運行。我國火力發電廠應用Dcs從1985年開始提上議事日程，到目前，采用DCS并投入使用的電廠非常普遍，采用的Dcs品種有十幾種。

發電廠綜合自動化系統按分層（級）分布式多CPU的體系結構設計，每一層完成不同的功能，每一層由不同的設備或不同的子系統組成。 整個系統的二次設備可分為二層，即站控層、單元層（現場保護測控層）。現場保護測控層主要包括：各發電機組子系統和公共端子系統。由于發電廠里各個保護裝置設備新舊交錯，自動化程度高低不同，有些保護裝置不具備CAN接口，而只具有RS485、RS232 接口。這時就必須在各監控保護單元中設置CAN/RS485轉換卡和CAN/RS232轉換卡。

Dcs在火電廠的早期應用，由于受結構，功能、技術條件、性能、價格以及應用環境等各方面因素的影響和制約，僅僅應用于火力發電機組的主要生產過程的自動控制和機組運行、操作管理等方面。很多DCS仍以機組為單位，構成自成體系的計算機控制系統，形成了若干相對獨立，信息封閉的自動化“孤島”，各Dcs又因為生產廠家的不同而在硬件、軟件方面存在著極大的差異。Dcs的功能相對來講，還比較單一，其構成的自動化系統所承擔的任務還十分有限。

隨著國隸對電力體制改革的深入，網廠分開，火力發電廠轉變成純粹的能源商品（電力）的生產者。火電廠面對激烈的市場競爭和來自環境保護方面的壓力，以及大電網現代化調度運行的要求和保障生產體系安全，經濟運行的客觀需求，迫切需要對生產過程的物資流、管理過程的信息流、決策過程的決策流進行全面有效的控制和協調，實現集過程控制、信息管理、生產決策為一體的綜合自動化，以達到降低能耗、節約單位成本、提高經濟效益的目的。為了保護投資和節約成本，在傳統的Dcs的基礎上進行硬件和軟件的擴充、更換或改進，實現火電廠的綜合自動化.是一條相對簡單而有效的途徑。近年來，IT技術的高速發展推動了相關行業的發展，同樣也促進了Dcs的完善。

未來Dcs的發展將集中在以下幾個方面。

a）增強Dcs平臺軟件和應用軟件的通用性，使得^機界面更加友好，方便運行人員和工程師對系統的操作維護，改善軟件可操作性，易于對運行人員進行培訓。

b）Dcs的通信網絡趨于完全開放，支持標準通用的阿培協議，信息傳遞將更方便、快捷，信息更容易獲取，并運用網絡通信技術實現主、輔機等重要設備的遠程在線維護和故障診斷。

c）通過“控制再分散”技術，進一步降低Dcs的集成度和危險度，提高控制系統整體的安全性和穩定性。

d）增強各控制模板的兼容性，開放接口協議，提高模板的互換性和芯片、板件通用性。

e）與MIS（管理信息系統）、ERP（企業資源計劃）、Fieldbus（現場總線）等比較成熟的系統

結臺，開放數據格式，共享各自的信息。

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【關鍵詞】煤礦；監控系統；數字化礦山；綜合自動化

1.黃玉川煤礦綜合自動化的總體目標和設計原則

在保證安全的前提下，煤礦綜合自動化建設的目標確定如下：

①綜合自動化系統由地面生產指揮中心、信息管理中心、井上工業以太網、井下以太網和設備控制層組成。綜合自動化控制網按區域、節點數量、規模劃分為3個子環網，即井下子環網、地面子環網。采用1000M的工業環網的架構。三個子環網通過地面調度指揮中心的中心交換機進行匯聚，并通過中心交換機實現不同的環間的數據通信。中心交換機選用兩臺模塊化、多端口、高性能的中心交換機與井上、井下子環網連接，實現網絡冗余。

②在實現對礦井生產設備的集中監控的同時，建設一套包括：井下無線通信、礦井人員管理系統、礦井安全生產綜合管理三維可視化信息系統、礦井安全監測監控系統、工業電視及大屏幕信息顯示系統和企業經營管理系統在內的煤礦生產、安全、經營綜合自動化辦公平臺，實現整個礦井的生產信息、管理信息的集成化管理，構成“數字化”礦山的基本框架。使整個系統配置合理，信息共享，提高指揮效率和生產率。

③在實現設備層、控制層全面自動化的基礎上，提高信息層的技術含量。通過引用、開發及實施具有現代生產管理思想的軟件系統，使綜合自動化系統能發揮更大的整體效益。

2.綜合自動化系統主要內容

煤礦綜合自動化控制系統為實時監控網絡結構，具有完善的生產監控管理能力。它主要由以下系統組成：

⑴生產指揮中心：配置最先進的大屏幕拼接顯示系統，實現生產調度和安全監測的集中管理。

⑵井上電力監控系統：地面變電所采用微機綜合自動化系統、具有快速、完善、可靠的自動保護。在控制室內實現對地面變電所的“三遙”(遙測，遙信，遙控)控制。在生產指揮中心可對全礦地面變電所進行檢測及遙控分合閘，實現無人值守。

⑶井下電力監控系統：具有快速、完善、可靠的自動保護。在控制室內實現對井下變電所的"三遙"控制。在生產指揮中心可對全礦井下變電所進行檢測及遙控分合閘，斷線自動檢測與工作站智能綜合選漏，實現無人值守。

⑷主運輸及井下帶式輸送機監控系統：輸送機的控制系統通過PLC聯入控制網，在設備閉鎖狀態下，所有的運輸設備開、停及配倉、倒倉等操作均在指揮中心進行，不再設現場固定崗位。系統內各膠帶機正常運行工況的監視、異常工況的報警和緊急事故處理、運煤量、耗電量的計量與記錄等。

⑸主通風機監控系統：主通風機可實現授權遙控、現場集中、就地手動三種控制方式，能自動切換風機，自動反風，實現少人值守。在控制室內實現對主扇風機和輔機的"三遙"控制，甲烷、風量、負壓等參數的實時監測。

⑹井下排水監控系統：采用液位計、壓力計、流量計、電控閥等，實現井下排水自動化，實現無人值守。實現主排水泵按水位自動啟停，按水位變化率增加排水泵的運行臺數。在控制室內可實現對排水系統的運行監測與遠程控制。

⑺工業電視系統：為能實時、直觀地了解礦井各主要環節的生產、運行情況，便于調度，設置一套礦井工業電視系統，采用模擬傳輸，工業電視墻設在礦井生產指揮中心，由4×3臺29″電視監視器組成，可通過電視墻對井下重要的生產和運輸系統進行實時監視、及時調度。通過監控系統以太網可實現遠程實時監視和控制，滿足單路、多路錄像文件的檢索查詢及傳輸。

⑻綜采工作面生產監測、監控系統：通過接口設備將采煤機及液壓支架等的數據通過井下工業以太網上傳，可在生產指揮中心實時監測工作面采煤機、液壓支架等設備的現場運行情況。在控制室內實現對單機設備的工況檢測和故障在線診斷。

⑼掘進工作面監測、監控系統：利用總線信息網絡監控技術，實現掘進切割與支護的協調作業，監視掘進后的配套運輸和掘進頭的通風環境。

（10）選煤廠集控系統：通過工業以態網與選煤廠集中控制系統連接，能實現在礦井調度監控中心，對整個選煤廠的生產系統、裝車站的集中監測監控。在控制室內實現正常運行工況的監視；異常工況的報警和緊急事故處理；用戶、煤質、煤量的統計記錄。

（11）其他生產輔助系統，如礦壓檢測，井巷測繪，水文地質觀測等等。

3.綜合自動化控制系統方案與網絡結構

煤礦的綜合自動化控制系統，采用Ethernet/IP工業網絡，實現煤炭生產采掘運的綜合調度和生產過程自動化。

煤礦綜合自動化系統所需覆蓋的范圍廣、規模大、控制距離長、涉及工藝多、信息量大，點對點控制無法實現現場的實際要求，為了最大限度的保證系統的可靠性和實時性，就必須采用多級異構網絡結構，并保證異構網絡之間的互聯互通。

CIMAS的體系結構一般分為三級：管理層，控制層和設備層。第一層由管理計算機，管理信息系統、生產自動化系統、辦公自動化系統、決策支持系統等構成，對生產經營進行綜合管理和調度；第二層由監控計算機、工程師站、操作員站等構成，完成對生產過程的監視、控制策略的實現等；第三層包括控制器、各種傳感器和執行機構等，對現場設備進行調節、控制等，完成對數據的采集和信息的傳遞。

設備層：主要采用現場總線方式將現場設備、傳感器、變送器、開關、顯示屏和操作終端與PLC連接，以快速、穩定的與控制層實時交換數據。

控制層：建立一條貫穿于井上、井下的高速以太冗余環網，將各子系統的主機作為工業控制環網的一個節點，把各現場子系統整合于基于TCP/IP的以太網中。通過OPC、DDE、數據庫共享、FTP文件上傳等軟件接口完成各子系統的信息整合，達到在地面調度中心對全礦生產及相關環節的集中監控，從而實現包括作業計劃，生產調度，資源調度，產能優化，質量管理等各項功能。并與上層礦級管理系統（信息層）進行信息交換，實現礦井的管控一體化。

管理層：即礦級管理系統。基于工業以太網，以TCP/IP為協議平臺，利用現代IT技術實現更強大的工業控制網絡數據管理、Internet接入、遠程數據訪問及無線網絡接入等服務和功能，將信息管理和上層決策管理實現無縫連接，實現更強大的安全生產三維可視化，安全生產調度，人力資源勞動工資管理，物資供應管理，機電設備管理，經營決策，OA辦公自動化據管理，更好地實現控制與管理一體化和信息，消除了以往煤炭管理、生產中“信息孤島”。

4.結束語

煤礦綜合自動化監控系統平臺，實現了礦井生產調度的統一管理，同時為自然災害的有效預防、搶險救災的統一調度指揮、遠程管理監測提供了有力的支持工具，對于礦井提高生產產量、減少生產事故、安全生產提供了有力保障。

參考文獻

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用電系統是電廠發電中的重要組成部分，使發電機能有足夠的電源保證。其中，電廠用電系統的安全、穩定、可靠是十分重要的因素，能夠保證用電系統性能的有效發揮。電廠電氣綜合自動化技術是基于電廠的安全、穩定、可靠要求，是保證電廠正常運行的重要技術力量。電廠電氣綜合自動化技術通過對電廠用電系統的實時數據收集，對設備狀態情況進行分析，在實時監視狀態下實現電氣系統的控制和管理。在不斷改進和發展電氣綜合自動化技術時，該技術具有越來越廣的應用空間。根據近年來電廠電氣綜合自動化技術的發展，我們可以預見該技術的發展方向是：向更為先進的控制技術、提高用電系統工作的質量和效率、降低能耗、環保節能、成本的進一步降低、優化、協調電廠的設備技術等方面。本文一方面回顧近年來電廠電氣綜合自動化技術的發展程度和發展水平，另一面來展示該技術發展的成果。

2. 電廠電氣系統的監控設備

電氣系統的監控區域的控制特點。以電氣設備的數量和布置情況而言，電廠電氣系統的各設備的分布較于分散，配電室和控制室的設備元件多，具有控制難度大、檢修難度大。電氣設備在操作頻率相對較低的情況下，許多設備在較長的時間內操作次數很少。且其可靠程度要求高，設備運行速度較快。總之，電氣綜合自動化技術包括了各組成結構、保證可靠性的要求、保證正常的系統啟動和關閉功能和運行狀態，對急需維修的運行狀態有預警，能應急的分析和處理各種系統內部問題，指導檢修和維護工作。

3．電廠電氣綜合自動化技術的現狀分析

自20世紀90年代起，我國確定火電廠電氣系統使用接入dcs系統的計算機控制，由人工監控到計算機自動化的監控的過渡，這就是電廠電氣綜合自動化技術的開端。接入dcs系統的電廠系統設備，具有廣闊的發展空間，研究方案、成果也較多。其中分為集中式和分層式的兩種不同技術實現方式。集中式是通過硬接線方式，模擬電氣量和開關量信號，并通過硬接線電纜各自分別接入dcs系統的輸入、輸出通道。分層式則是采用數字通信的總線技術，在dcs系統內接入各微機型智能保護測控裝置來實現，這種方法是電廠電氣綜合自動化技術發展的總趨勢，設備都采用分層式的實現方式，因其真正實現了電氣系統監控自動化的功能。下面分別對集中式設計電氣自動化方式與分層式自動化設計方式作個闡述。

3.1集中式電氣自動化設計分析。集中式是通過硬接線的方式，相對較為傳統、落后。通過轉化了強電信號為弱電信號，在空接點和直流信號下，模擬電氣量和開關量在硬接線電纜下，與dsc系統的輸入、輸出設備相連接，由此可發揮dcs系統監控電氣設備的功能。dcs系統的輸入、輸出設備的連接又可分為兩種方式，即直接接入方式和遠程接入方式。直接接入方式通過電纜連接電子間集中阻屏，遠程接入方式則通過現場設遠程采集柜實現數據集中處和設備相距較遠情況下的連接，dcs控制系統的連接是在通信方式下完成。也就是，直接接入方式、遠程接入方式是兩種在本質上沒有區別的連接方式。

3.2集中式的特點。電氣量的的采集集中組屏，易于管理，設備運行環境好，硬接線方式簡易，響應速度快等。但同時也有不完善的地方，由于通過電纜硬接線連接，電纜使用量較大，所占空間較大，長電纜容易相互干擾、電能損耗量大，又影響dcs系統的穩定性、可靠性。dcs系統的費用高，投資成本高，限制了接入dcs系統的設備數量，僅有幾個重要的設備是連接dcs系統，而其他設備沒能實現自動化，實際電廠內電氣綜合自動化的水平較低。再加上所有信息采集量都基于dcs系統下進行處理，工作量大會影響系統的風險系數，系統使用的可靠程度也隨之降低。并且，dcs系統的調試環節靠后，而根據集中式的技術實現方式，難以滿足倒送廠用電要求。缺少電氣監控的主設備系統，稍微復雜的電氣系統運行的管理較難把握，綜合自動化監控技術尚未達到。

3.3分層式電氣自動化設計分析。電氣綜合自動化技術的分層式技術使用，由3層組成，分別是站級監控層、通信層、間隔層。其中，站級監控層則是在通信技術，實現對間隔層的數據管理及信息交換。信管理機、光纖或電纜網絡構成網絡層，在現場總線技術下實現了各種功能，如數據匯總、規約轉換、轉送數據及傳控制命令等。終端保護測控單元組成間隔層，設計時使用電氣一次回路或電氣間隔方法完成，在各個開關柜或其他一次設備附近分布安裝各測控單元和保護單元。

3.4分層式技術的特點。就地安裝間隔層測控終端，在較少的占地面上，提高各裝置的獨立性、靈活性、可靠性。交流采樣的方式得到的模擬量數據，節約電纜使用，從而減少了成本支出。又由于分層技術較好的抗干擾能力，使得采集數據的精確性上升。這樣，有較廣的空間采集更多數據，監測的分析數據較為完善，遠距離修改保護定值和復歸信號得以實現，檢修維護工作較為簡單。分層式技術在原有的基礎

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上，具有較為廣闊的發展空間，體現在對系統的擴展和維護上。依據分層式技術特點，單個故障不影響周邊設備的運行，維修成本降低。電氣監控主站的設立，能獨立的進行調試和投運工作，就能實現倒送電，同時還具備其他的有利條件，提高了系統的監測規模和水平。