北京和利時自動化驅(qū)動技術(shù)有限公司 高保衛(wèi) 徐毓軍  王彥斌

摘  要：提高和充分挖掘選煤企業(yè)生產(chǎn)自動化和信息化水平是企業(yè)提高生產(chǎn)效率,、增強(qiáng)競爭力的必由之路,。本文針對目前選煤廠綜合監(jiān)控系統(tǒng)存在的不足進(jìn)行了分析,，并提出了和利時的一體化的選煤廠綜合監(jiān)控及信息化方案,。該方案包括核心的MACS-SCADA軟件，生產(chǎn)管理系統(tǒng),、設(shè)備管理系統(tǒng),、生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)以及智能配電系統(tǒng),，同時還可以無縫集成外購的其他子系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞： 選煤廠綜合自動化,；SCADA,；PLC；智能配電

1.引言

自動化和信息化水平的提高可以大幅提高生產(chǎn)企業(yè)的工作效率,，降低管理決策不科學(xué)帶來的內(nèi)部損耗,，從而提高現(xiàn)代企業(yè)的競爭力?；谏鲜龉沧R,，這幾年來，包括選煤廠在內(nèi)的企業(yè),，均開始加大自動化和信息化的投入,，相應(yīng)地也得到了一定的回報。但從目前實際運行的選煤廠自動化和信息化系統(tǒng)的情況來看,，尚有較大的改進(jìn)余地,。主要表現(xiàn)在以下幾方面：

1.  自動化子系統(tǒng)之間的協(xié)同不夠：主要表現(xiàn)在一些上自動化較早的選煤企業(yè)，很多自動化子系統(tǒng)是分期上的,，有的還屬于不同集成商或供貨商提供服務(wù),，部分子系統(tǒng)存在瓶頸，因此子系統(tǒng)不協(xié)調(diào),，無法使得最大程度地減員增效,，提高自動化效率。同時這些老項目改造時還存在控制柜空間不夠放,、電纜和施工強(qiáng)度大的問題,。

2.  自動化系統(tǒng)與其他監(jiān)控系統(tǒng)協(xié)同不夠：作為自動化系統(tǒng)的補(bǔ)充，智能讀卡,、視頻監(jiān)控,、火災(zāi)報警、調(diào)度通訊等系統(tǒng),，可完成很多傳統(tǒng)自動化儀表無法完成的功能,，減少工作人員的勞動強(qiáng)度。在大部分選煤企業(yè),，這些功能基本上是分散和獨立建設(shè)的,，主要是由于其采用的監(jiān)控軟件相對IT產(chǎn)業(yè)的發(fā)展滯后，無法把最新的技術(shù)融合進(jìn)去,。

3.  自動化系統(tǒng)功能挖掘不夠：以設(shè)備管理為例,，目前選煤廠的倉位計、液位計以及流量計和智能閥門都非常高端,，很多都是帶hart總線的,，通過hart總線我們可以在增加少量成本的基礎(chǔ)上對這些儀表進(jìn)行智能的設(shè)備管理,，減少儀表的維護(hù)成本；但目前我們在各選煤廠很少見到有把這些功能加上去的,，主要是因為大部分監(jiān)控軟件在協(xié)議和功能上支持力度不大,，單獨上國外的設(shè)備管理系統(tǒng)成本又太高。

4.  自動化系統(tǒng)與信息化之間存在斷層：同樣的,，目前很多集成商無法同時提供自動化與信息化的方案,，即使有大部分也是使用外購產(chǎn)品集成，這會使得信息化和自動化之間無法無縫銜接,，導(dǎo)致生產(chǎn)計劃調(diào)度到生產(chǎn)執(zhí)行環(huán)節(jié)存在一定損耗,，降低了勞動生產(chǎn)率。

針對這種情況和利時推出一體化的選煤廠綜合監(jiān)控及信息化方案,，通過核心的自主產(chǎn)品,、項目的統(tǒng)一設(shè)計和技術(shù)創(chuàng)新，來提高選煤企業(yè)的生產(chǎn),、管理效率,。

和利時自動化平臺，通過核心的MACS-SCADA軟件,，來集成自主開發(fā)的生產(chǎn)管理系統(tǒng)（MES）,、設(shè)備管理系統(tǒng)（HAMS）、生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)（LK和LM系列PLC）以及智能配電控制器,，同時還可以集成外購的視頻監(jiān)控和通訊調(diào)度子系統(tǒng),。

本文從系列產(chǎn)品角度分別介紹了和利時各種主要軟硬件產(chǎn)品在選煤廠綜合監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用,。

2.SCADA軟件

和利時早在2000年就在國內(nèi)創(chuàng)新式地提出地鐵綜合監(jiān)控的概念,，其核心軟件 MACS SCADA在地鐵、流程工業(yè),、天然氣行業(yè) ,、選煤廠等行業(yè)有著成熟而廣泛的應(yīng)用，該軟件具有以下特色：

l  分層,、分布式結(jié)構(gòu),；

l  跨平臺，服務(wù)器采用穩(wěn)定可靠的Unix,，用戶界面采用Windows,；

l  開放性，可與MES系統(tǒng)及通訊調(diào)度等系統(tǒng)無縫集成,；

l  大容量,，數(shù)據(jù)點規(guī)模在50萬點以上，并僅受限于硬件 ,；

l  SCADA系統(tǒng)通用功能,，典型包括驅(qū)動接口,、實時數(shù)據(jù)、報警和日志,、趨勢歷史數(shù)據(jù),、報表、權(quán)限,、可視化界面等,；

l  提供二次開發(fā)工具

n 可方便地擴(kuò)展驅(qū)動接口、數(shù)據(jù)類型,、圖符種類和應(yīng)用功能

n 能通過內(nèi)置編程接口函數(shù)（API函數(shù)）高效獲取實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)

n 能自定義人機(jī)界面

n 能集成選煤廠其他系統(tǒng)（如視頻監(jiān)控）,，進(jìn)行通訊與互動；

l  高實時性：設(shè)備狀態(tài)變化到界面顯示<1s,，控制命令發(fā)送<500ms,；

l  驅(qū)動冗余、網(wǎng)絡(luò)冗余,、任務(wù)冗余 ,；

l  系統(tǒng)啟動時間<5分鐘，具有看門狗功能 ,。

3.MES軟件

和利時生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng),，被評為 2010年度中國工業(yè)軟件優(yōu)秀方案獎。該系統(tǒng)在石化,、電力,、化肥、氯堿,、焦化,、化纖、能源,、交通,、水泥、啤酒,、酒精,、糧食加工、制藥等諸多領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用,。

該系統(tǒng)包括與生產(chǎn)直接相關(guān)的子系統(tǒng),，典型的有：生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)調(diào)度,、生產(chǎn)統(tǒng)計,、生產(chǎn)監(jiān)控子系統(tǒng)，還包括幾個管理子系統(tǒng)：能源、設(shè)備,、質(zhì)量,、生產(chǎn)技術(shù)、產(chǎn)品跟蹤管理子系統(tǒng),。

通過使用MES可以減少和消除數(shù)據(jù)錄入時間,、提高數(shù)據(jù)完整性、減少生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計工作,、減少書面作業(yè)損失,、縮短制造周期、降低庫存量和在制品,、提高產(chǎn)品質(zhì)量,。

和利時MES系統(tǒng)具有以下特點：

l  先進(jìn)性，系統(tǒng)采用當(dāng)前最先進(jìn)的軟件技術(shù)來實現(xiàn),，包括： SOA技術(shù),、WEB技術(shù)、XML技術(shù),、WEB SERVICE技術(shù),、工作流技術(shù)、軟件構(gòu)件技術(shù)等,；

l  安全性,，系統(tǒng)具有全面的涵蓋控制系統(tǒng)、生產(chǎn)數(shù)據(jù),、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性,。特別是系統(tǒng)操作上提供了三級授權(quán)機(jī)制，即功能權(quán)限,、操作按鈕權(quán)限,、數(shù)據(jù)權(quán)限，控制用戶對功能,、數(shù)據(jù)看全部,、本部門或本人的數(shù)據(jù)記錄,；

l  可靠性,，系統(tǒng)平臺可靠、穩(wěn)定,，系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計合理,，具有斷點續(xù)傳功能，提供數(shù)據(jù)備份和離線查詢,；

l  開放性,，系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)充性。向下與現(xiàn)場控制系統(tǒng)交互；向上系統(tǒng)具有統(tǒng)一平臺,，功能模塊可根據(jù)客戶需要靈活配置,、擴(kuò)充；對外系統(tǒng)提供XML開放性標(biāo)準(zhǔn)接口,，方便與第三方軟件如ERP,、OA等集成；

l  集成性,，實現(xiàn)與生產(chǎn)自動化設(shè)備的集成,；系統(tǒng)各模塊有效集成，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的高度共享,；先進(jìn)的SOA服務(wù)模式,，為有效集成第三方服務(wù)提供了保障；

l  分布式,，完美的分布式應(yīng)用部署和分布式數(shù)據(jù)管理,，支持集團(tuán)企業(yè)管理；

l  即時提醒,，通知,、公告可即時提醒，提醒內(nèi)容可以根據(jù)需要任意設(shè)定,，并提供權(quán)限控制,；

l  支持電子簽名，并通過密碼驗證,；

l  支持多種數(shù)據(jù)庫,，支持SQL Server、Oracle,、DB2等大型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) ,。

4.   HAMS軟件

隨著儀器儀表和現(xiàn)場總線技術(shù)的迅速發(fā)展，越來越多的智能儀表應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場,，選擇使用智能儀表實現(xiàn)工廠自動化生產(chǎn)已成為工業(yè)自動化領(lǐng)域的發(fā)展趨勢,，而先進(jìn)的設(shè)備管理系統(tǒng)產(chǎn)品也成為工業(yè)過程控制領(lǐng)域一項不可或缺的重要組成部分。和利時HAMS可以實現(xiàn)對各種類型智能儀表進(jìn)行故障診斷提升整個工廠的運營效率,，提高現(xiàn)有設(shè)備的可利用率,，降低工廠設(shè)備維護(hù)費用，優(yōu)化工廠資產(chǎn)的運行并增加經(jīng)濟(jì)效益,。

和利時HAMS軟件,，具有以下特色：

l  遠(yuǎn)程管理：在控制室實現(xiàn)對全廠智能儀表的校準(zhǔn)和診斷，快速便捷

l  統(tǒng)一管理：不同廠家,，不同型號的智能儀表,，統(tǒng)一管理,，操作簡單方便

l  標(biāo)定管理：可輕松設(shè)計標(biāo)定方案，自動生成標(biāo)定報告和標(biāo)定趨勢曲線,，判斷儀表老化程度

l  預(yù)測性維護(hù)：可進(jìn)行儀表的預(yù)測性維護(hù),，不需要每日進(jìn)行例行檢查維護(hù)，降低儀表故障率,，延長定期檢修所需的時間,，從而減少運行和維護(hù)成本，降低維護(hù)費用,，提高設(shè)備利用率

l  在線監(jiān)控診斷：可設(shè)置周期性診斷,、檢測儀表狀態(tài)變化，準(zhǔn)確報警,、完善的報警管理為現(xiàn)場提供高效的儀表預(yù)警機(jī)制

l  文檔管理：自動記錄所有組態(tài)變化和操作,，提供的設(shè)備臺賬和工作票等功能全面提升工廠管理水平

l  系統(tǒng)集成：無縫集成DCS系統(tǒng)，通過多種標(biāo)準(zhǔn)卡件及OPC技術(shù)支持,，使您的設(shè)備隨時隨地可以進(jìn)行管理

l  用戶管理：可設(shè)置不同用戶的權(quán)限及密碼,，避免未授權(quán)用戶引起的誤操作，滿足工廠安全管理的需要

l  信息平臺：通過網(wǎng)頁可以方便訪問現(xiàn)場數(shù)據(jù),，為決策者提供依據(jù),。

5.LK系列大型PLC

 和利時LK系列大型PLC是國內(nèi)第一款自主知識產(chǎn)權(quán)的大型PLC，其在設(shè)計上融合了最新的處理器技術(shù)和IT技術(shù),，在市政,、水務(wù)和地鐵等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。

和利時LK系列大型PLC,，具有以下特色：

l   可靠性：冗余設(shè)計,、良好的電磁兼容性、完善的隔離措施,、強(qiáng)大的自診斷功能,、支持輸出預(yù)置、功耗無風(fēng)扇設(shè)計 ,；

l   易用性：所有模塊支持帶電拔插,、支持SD存儲卡、避免模塊錯插的防混銷設(shè)計,、 獨特的接線端子設(shè)計 ,、支持預(yù)接線系統(tǒng) ；

l  開放性：支持多種通訊方式和通訊協(xié)議,，支持多種HMI,；

l  先進(jìn)性：采用主頻 533MHz工業(yè)級處理器最快13納秒的處理速度 ,，16MB 程序,、64MB 數(shù)據(jù)、1MB掉電保持?jǐn)?shù)據(jù)大容量內(nèi)存 ，16位分辨率高速高精度模擬量處理,，32個多任務(wù)處理能力 ,。

6.智能配電控制器

和利時公司創(chuàng)新式地提出智能供配電管控一體化安全監(jiān)控系統(tǒng)是為適應(yīng)煤礦6kV及以下變電站及高低壓配電柜電力安全監(jiān)控系統(tǒng)而開發(fā)研制的，應(yīng)用先進(jìn)的現(xiàn)代電力電子技術(shù),、傳感器技術(shù),、通訊技術(shù)、計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和控制技術(shù),，集測量,、保護(hù)、控制,、通訊,、管理、信息記錄,、電能計量與質(zhì)量分析于一體,，具有國內(nèi)先進(jìn)水平的電力監(jiān)控系統(tǒng)?？蓪崿F(xiàn)變電站無人值守運行方式,。

該智能配電控制器配合和利時LM系列PLC和觸摸屏，可組成智能配電系統(tǒng),，該系統(tǒng)安裝在配電柜內(nèi),，對柜內(nèi)電氣進(jìn)行監(jiān)測和保護(hù)，通過Profibus-Dp現(xiàn)場總線接入監(jiān)控PLC系統(tǒng),。該系統(tǒng)具有以下特點：

l  利用目前市場絕無僅有的PLC交流AD采樣技術(shù),，對柜控設(shè)備的電壓、電流進(jìn)行采集,，不僅可以監(jiān)控電壓,、電流，還能完成電量計量,，實現(xiàn)PLC式的控制,、保護(hù)和測量功能。

l  取消原配電柜內(nèi)的電機(jī)保護(hù)器,、電量計量裝置和配電室內(nèi)的PLC柜,，在每臺配電柜內(nèi)裝配一套小型LM一體化PLC，實現(xiàn)保護(hù),、計量,、和控制等功能。

l  實現(xiàn)了配電柜內(nèi)集中選擇性漏電的保護(hù),、預(yù)報警功能,。

l  將原系統(tǒng)的保護(hù),、計量和控制三網(wǎng)合一，系統(tǒng)減化,，接線數(shù)量大大減少,，易維護(hù)，故障率低,。

l  降低了工程施工和維護(hù)的工作量,，在相同規(guī)模的情況下（相同數(shù)量的電參量）由于傳統(tǒng)的供配電管理系統(tǒng)所需要的設(shè)備、線纜會大大的超過多采用交流采樣技術(shù)的供配電智能化管理系統(tǒng),，因此其施工和維護(hù)的工作量也成倍的增長,。

7.結(jié)束語

 和利時選煤廠綜合監(jiān)控系統(tǒng)，集生產(chǎn)管理,、現(xiàn)場控制和其他各種監(jiān)控于一體,，通過自主研發(fā)的核心產(chǎn)品及和利時強(qiáng)大的系統(tǒng)集成能力，為用戶提供全套自動化與信息化方案,，將在減員增效,、提高設(shè)備利用率及提高精煤產(chǎn)出率等方面為用戶創(chuàng)造更多的價值。

作者簡介

高保衛(wèi)（1972-）,，男,， 碩士，北京和利時自動化驅(qū)動技術(shù)有限公司煤炭事業(yè)部總經(jīng)理,，Email [email protected]

徐毓軍（1974-）,， 男， 碩士,，北京和利時自動化驅(qū)動技術(shù)有限公司煤炭事業(yè)部高級工程師,，Email [email protected]