1.項目概述
        山西新元煤炭有限責任公司位于山西壽陽縣，礦井地處沁水煤田東北部,，距離太原市60公里,，陽泉市25公司。設計儲量7.9億噸,，設計可開采儲量5億噸,。其中：3#煤層2.1億噸，9#煤層0.82億噸,，15#煤層2.3億噸,。煤種主要為貧煤，貧瘦煤及無煙煤,，屬中低灰,、特低硫、低磷,、中高發(fā)熱量的優(yōu)質品種煤,，可作為電煤、高爐噴吹煤等,。煤層賦存平緩,，平均厚度為2.29-3.32米。按600萬噸/年產量設計的現(xiàn)代化礦井,。
        新元煤礦安全生產綜合自動化實質是依賴對新元礦井地理,、生產、安全,、設備、管理等方面的信息進行采集,、傳輸,、處理、應用和提升,，達到信息增值的目的,。其核心技術是集成化的數(shù)據(jù)管理、集成化的通訊,、集成化的編程組態(tài)和現(xiàn)場控制設備的自動化,、網絡化。建立基于網絡的大型開放的分布式控制系統(tǒng),、形成全礦井監(jiān)測,、控制,、管理一體化，實現(xiàn)全礦井生產各環(huán)節(jié)的過程控制自動化,、生產綜合調度指揮和業(yè)務運轉網絡化,，使煤礦高效集中生產，達到減員增效,、降低成本,，提高礦井整體安全和生產水平。
        新元煤礦在井上,、井下建立實時工業(yè)以太環(huán)網,，實現(xiàn)對全礦安全、生產的遠程集中監(jiān)測與控制,；建成了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)倉庫平臺,，它采用實時以太網絡、實時數(shù)據(jù)庫平臺以及通信網關平臺實現(xiàn)了絕大數(shù)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)協(xié)議的統(tǒng)一,，并成功接入實時數(shù)據(jù)庫平臺軟件,，為今后企業(yè)綜合信息化平臺，實現(xiàn)數(shù)字化礦井做基礎數(shù)據(jù)鋪墊,。
2．建設目標
        1）向下能監(jiān)測各子系統(tǒng)內設備的運行狀態(tài)以及所需的生產和安全參數(shù),，能對礦井內部控制子系統(tǒng)發(fā)布控制命令；向上能夠連接集團公司局域網,，實現(xiàn)礦井與公司之間的生產與管理信息及時交換,，從而實現(xiàn)安全生產過程控制網絡化、企業(yè)綜合管理現(xiàn)代化,。
        2）建立一個生產調度中心,，在地面調度中心能夠對各自動化系統(tǒng)機電設備進行集中監(jiān)控，實現(xiàn)全礦的管控一體化,。
        3）建立一個快捷,、標準的傳輸平臺，提供安全,、先進,、可靠的傳輸能力，滿足生產和管理的要求,。
        4）隨著礦井建設能夠整體規(guī)劃分步實施,，并能隨著技術的發(fā)展方便升級。
        5）成熟的產品,、快速的組態(tài),，縮短整個項目的開發(fā)周期，提高效率與效益；
        6）力控pFieldComm通訊網關作為子系統(tǒng)接入與協(xié)議轉換產品使各子系統(tǒng)完全具備系統(tǒng)開發(fā)性,、標準化,；
        7）力控pSpacer實時歷史數(shù)據(jù)庫做為生產數(shù)據(jù)的綜合自動化平臺，將成為信息化,，數(shù)字煤礦的核心,；
3．系統(tǒng)拓撲圖及產品介紹

        北京三維力控科技有限公司為煤炭行業(yè)提供多種專業(yè)產品，通訊網關pFieldComm為現(xiàn)有煤礦安全生產綜合自動化的子系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入,，解決信息化孤島問題提供了快速,、穩(wěn)定、可靠,，安全的解決方案,；企業(yè)級實時歷史數(shù)據(jù)庫pSpace與關系型數(shù)據(jù)庫Oracle或SQL Server等一起構建了煤礦安全生產綜合自動化、信息化的數(shù)據(jù)倉庫平臺,；工業(yè)監(jiān)控組態(tài)軟件ForceControl為綜合自動化提供強有力的圖形控制功能,。這些產品為實現(xiàn)真正的煤礦綜合自動化及管控一體化，提供數(shù)據(jù)平臺共享,、網絡協(xié)議轉換,、標準化的數(shù)據(jù)通訊和系統(tǒng)聯(lián)動等功能。
4．調度中心數(shù)據(jù)庫pSpace的應用
        企業(yè)級實時歷史數(shù)據(jù)庫pSpace特點：
        ★單臺服務器處理點數(shù)大于等于12.6萬點,；
        ★完全分布式結構,；支持C/S和B/S應用；
        ★毫秒級的高精度時間標簽,；
        ★支持雙機熱冗余的容錯架構,；
        ★采用高效的二次壓縮技術；
        ★數(shù)據(jù)處理及存儲與查詢的性能可達30萬點/秒,；
        ★支持Windows,，Unix，Linux環(huán)境下運行和操作,；
        ★提供使用簡便,、功能強大的數(shù)據(jù)庫管理工具。
        在調度中心機房使用2臺曙光服務器作為冗余的pSpace實時數(shù)據(jù)庫服務器,，與工業(yè)自動化環(huán)網連接,，在辦公網絡有1臺WEB服務器，在網絡安全上,，辦公網絡通過雙向物理隔離網閘與工業(yè)自動化網絡連接,。實時數(shù)據(jù)庫將整個礦井的各個子系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行實時采集,，為各生產部門提供實時的工藝畫面與數(shù)據(jù)顯示,。
         pSpace目前已設計和實施接入的子系統(tǒng)有
        ★原煤流工藝（102、103工作面采煤機、刮板機,、破碎機,、轉載機、皮帶）,；
        ★輔助運輸及人員定位（信集閉,、人員定位及考勤）；
        ★供配電（工業(yè)場地110 kV,、中央風井場地35kV,、韓莊風井場地35kV-在建、井下中央,、東采區(qū),、西采區(qū)、南采區(qū),、北采區(qū)5個10kV變電所）,；
        ★給排水（二級泵站、主排水,、礦井水處理,、生活水處理）；
        ★主扇通風系統(tǒng),；
        ★空氣壓縮機,；
        ★鍋爐房；
        ★皮帶稱,；
        ★工業(yè)電視子系統(tǒng),；
        ★選煤場子系統(tǒng)；
        ★集中膠帶與主斜井膠帶集中監(jiān)控子系統(tǒng),；
        ★點檢系統(tǒng),；
        ★安全監(jiān)控子系統(tǒng)；
        ★工業(yè)環(huán)網交換機監(jiān)測子系統(tǒng),；
        ★瓦斯抽放泵站子系統(tǒng),；
        ★進風立井提升機子系統(tǒng)。
        以下所示為三個煤層及采掘銜接圖（WEB格式的矢量CAD圖）,；

5.典型子系統(tǒng)的接入
5.1.變電站電控子系統(tǒng)（110/35/10kV）
        110kV與35kV變電站綜合自動化系統(tǒng)為上海天正明日電力自動化有限公司的微機保護系統(tǒng),，監(jiān)控計算機不能對第三方提供實時數(shù)據(jù)與web界面，該系統(tǒng)采用力控通信網關pFieldComm采集40塊綜合保護儀表（南自103規(guī)約）,、直流屏,、網絡電表等設備；將所有設備數(shù)據(jù)統(tǒng)一轉換為標準的OPCServer規(guī)約,，為實時數(shù)據(jù)庫提供基于一個地址的網絡化標準數(shù)據(jù),，在調度中心可實現(xiàn)1秒級的實時數(shù)據(jù)更新，主界面為礦井供電潮流總圖，下分變電站一次接線圖,、自動抄表,、所有線路間隔參數(shù)。在系統(tǒng)的模擬圖上,，用戶可以清晰直觀的看到相電壓,，線電壓，電流,，故障,，開停，高壓開關,，饋電開關,，主變溫度，功率因數(shù),，電度,，有功功率，無功功率,，視在功率,，頻率，有功電能,，無功電能等數(shù)據(jù)或狀態(tài),。

5.2.主斜井、集中膠帶大巷皮帶子系統(tǒng)接入
        現(xiàn)狀：該系統(tǒng)包括2條皮帶的集控系統(tǒng),、2套CST系統(tǒng),、1套高壓配電系統(tǒng)。膠帶（1#皮帶）機CTS與保護控制系統(tǒng)位于主斜井所在的三樓,，CST系統(tǒng)采用羅克韋爾（AB）公司的SLC500系列PLC,，DH+口與AB的PanelView600顯示屏連接；皮帶集控系統(tǒng)操作臺采用天地科技股份有限公司常州自動化分公司的產品,，有一臺監(jiān)控計算機,，CST運行信號通過繼電器的干接點接到了該皮帶的保護系統(tǒng)。集中膠帶大巷膠帶（2#皮帶）控制與CTS系統(tǒng)與主斜井膠帶（1#皮帶）控制相同,。
        解決方案：廠家提供通信協(xié)議與原PLC程序的寄存器地址表,，在地面控制室的光纖柜內增加一套網關，將常州所皮帶控制系統(tǒng)的RS485通信接口直接接入網關（CST干接點信號已經接入）,，力控開發(fā)該驅動程序并經網關進行協(xié)議與物理層的轉換,，為數(shù)據(jù)庫提供標準的OPCServer接口。
圖形界面可顯示煙霧,、跑偏,、打滑,、堆煤、皮帶速度,、撒水、CST等監(jiān)控信號,。
5.3. 102工作面監(jiān)測
        102工作面采用天津貝克KJF21型控制器,，主要負責采煤機、刮板運輸機,、轉載機和破碎機的數(shù)據(jù)監(jiān)控,，提供電機工作電流、機頭,、機尾高低速運行電流,、減速機軸溫、冷卻水溫度,、壓力,、故障碼等信息；它帶有RS485通信接口,，通過MHYVRP-1*4*7/0.38屏蔽雙絞線接入礦用通信接口KJ363-J（礦用串口服務器）,，把RS485信號轉換成RJ45的以太網信號接入東采區(qū)變電所的井下KJJ102西門子交換機，使數(shù)據(jù)進入光纖環(huán)網送到地面的通信網關,，通信網關負責KJF21型控制器的數(shù)據(jù)采集與協(xié)議轉換后接入實時數(shù)據(jù)庫的綜合自動化管理平臺,。

5.3.中央風井場地的主扇通風系統(tǒng)
        現(xiàn)狀：通風機電控系統(tǒng)分高壓軟啟動PLC控制柜和通風機性能檢測系統(tǒng)兩部分；高壓軟啟動PLC控制柜采用2套SIEMENS公司的S7-300 PLC,，CPU型號為：CPU-314C-2DP,； AGF606型通風機性能監(jiān)測系統(tǒng)的PLC使用SIEMENS公司的S7-300 PLC，CPU型號分別為：CPU-315-2DP （V2.0.11）,；實時監(jiān)測計算機通過MPI總線訪問所有的PLC,，監(jiān)控軟件為自行開發(fā)軟件包。
        解決方案：采用德國專用通信模塊NL50-MPI,，全部采用MPI總線與3套PLC進行通訊,。NL50-MPI直接連接Siemens的控制器，采用MPI的總線方式,，可以直接讀取PLC的數(shù)據(jù),。
        圖形界面可顯示風機軸承溫度、電機繞組溫度,、潤滑油溫度,、潤滑油壓力、風機回水流量,、電機速度,、高壓軟啟動狀態(tài),、風機靜壓、風機水平振動,、電機三相電壓,、電機三相電流、風機全壓,、風機風量,、風機靜壓效率、風機全壓效率,、瓦斯?jié)舛鹊取?br /> 5.4.鍋爐控制子系統(tǒng)
        新元煤礦共4臺燃煤鍋爐,，采用6臺S7-200的PLC做鍋爐主控+公共輔助系統(tǒng)的控制，數(shù)據(jù)庫直接遠程讀取原監(jiān)控系統(tǒng)的OPC Server,。界面顯示爐膛溫度,、爐膛負壓、上鍋筒溫度,、上鍋筒壓力,、蒸汽出口流量、蒸汽管路壓力,、省煤器溫度,、煙道溫度、鼓風機風量開關,、引風機吸風量調節(jié)器開關顯示,、供煤爐排風速度顯示、速度調節(jié),、現(xiàn)場手自顯示,、水位報警、水位顯示,、供水閥前后壓力,、供水溫度、流量,、循環(huán)泵狀態(tài),、鼓風機開停狀態(tài)、引鳳開停狀態(tài),、供水泵開停狀態(tài),、鼓風機軸溫、引風機軸溫,、風機變頻等數(shù)據(jù),。

6.結束語
本系統(tǒng)目前已成功通過實時數(shù)據(jù)庫pSpace、通信網關pFieldComm,、礦用通信接口,，工業(yè)環(huán)網等軟硬件平臺完成新元煤礦綜合自動化的各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集,、轉換、傳輸,、顯示與存儲,。實時數(shù)據(jù)庫平臺的搭建徹底解決了“信息孤島”現(xiàn)象，其穩(wěn)定,、可靠,、高速、多平臺的真正融合在實際應用中得到了較為理想的綜合顯示效果,。