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

   關(guān)鍵詞： 選煤廠(chǎng)綜合自動(dòng)化；SCADA；PLC；智能配電

  1.引言

   自動(dòng)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(lái)的內部損耗，從而提高現代企業(yè)的競爭力?；谏鲜龉沧R，這幾年來(lái)，包括選煤廠(chǎng)在內的企業(yè)，均開(kāi)始加大自動(dòng)化和信息化的投入，相應地也得到了一定的回報。但從目前實(shí)際運行的選煤廠(chǎng)自動(dòng)化和信息化系統的情況來(lái)看，尚有較大的改進(jìn)余地。主要表現在以下幾方面：

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

   2. 自動(dòng)化系統與其他監控系統協(xié)同不夠：作為自動(dòng)化系統的補充，智能讀卡、視頻監控、火災報警、調度通訊等系統，可完成很多傳統自動(dòng)化儀表無(wú)法完成的功能，減少工作人員的勞動(dòng)強度。在大部分選煤企業(yè)，這些功能基本上是分散和獨立建設的，主要是由于其采用的監控軟件相對IT產(chǎn)業(yè)的發(fā)展滯后，無(wú)法把最新的技術(shù)融合進(jìn)去。

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

   4. 自動(dòng)化系統與信息化之間存在斷層：同樣的，目前很多集成商無(wú)法同時(shí)提供自動(dòng)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(huì )使得信息化和自動(dòng)化之間無(wú)法無(wú)縫銜接，導致生產(chǎn)計劃調度到生產(chǎn)執行環(huán)節存在一定損耗，降低了勞動(dòng)生產(chǎn)率。

   針對這種情況和利時(shí)推出一體化的選煤廠(chǎng)綜合監控及信息化方案，通過(guò)核心的自主產(chǎn)品、項目的統一設計和技術(shù)創(chuàng )新，來(lái)提高選煤企業(yè)的生產(chǎn)、管理效率。

   和利時(shí)自動(dòng)化平臺，通過(guò)核心的MACS-SCADA軟件，來(lái)集成自主開(kāi)發(fā)的生產(chǎn)管理系統（MES）、設備管理系統（HAMS）、生產(chǎn)監控系統（LK和LM系列PLC）以及智能配電控制器，同時(shí)還可以集成外購的視頻監控和通訊調度子系統。

   本文從系列產(chǎn)品角度分別介紹了和利時(shí)各種主要軟硬件產(chǎn)品在選煤廠(chǎng)綜合監控系統中的應用。

   2.SCADA軟件

   和利時(shí)早在2000年就在國內創(chuàng )新式地提出地鐵綜合監控的概念，其核心軟件 MACS SCADA在地鐵、流程工業(yè)、天然氣行業(yè) 、選煤廠(chǎng)等行業(yè)有著(zhù)成熟而廣泛的應用，該軟件具有以下特色：
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     分層、分布式結構；
? 跨平臺，服務(wù)器采用穩定可靠的Unix，用戶(hù)界面采用Windows；
? 開(kāi)放性，可與MES系統及通訊調度等系統無(wú)縫集成；
? 大容量，數據點(diǎn)規模在50萬(wàn)點(diǎn)以上，并僅受限于硬件 ；
? SCADA系統通用功能，典型包括驅動(dòng)接口、實(shí)時(shí)數據、報警和日志、趨勢歷史數據、報表、權限、可視化界面等；
? 提供二次開(kāi)發(fā)工具
? 可方便地擴展驅動(dòng)接口、數據類(lèi)型、圖符種類(lèi)和應用功能
? 能通過(guò)內置編程接口函數（API函數）高效獲取實(shí)時(shí)數據和歷史數據
? 能自定義人機界面
? 能集成選煤廠(chǎng)其他系統（如視頻監控），進(jìn)行通訊與互動(dòng)；
? 高實(shí)時(shí)性：設備狀態(tài)變化到界面顯示<1s，控制命令發(fā)送<500ms；
? 驅動(dòng)冗余、網(wǎng)絡(luò )冗余、任務(wù)冗余 ；
? 系統啟動(dòng)時(shí)間<5分鐘，具有看門(mén)狗功能 。

   3.MES軟件

   和利時(shí)生產(chǎn)執行系統，被評為 2010年度中國工業(yè)軟件優(yōu)秀方案獎。該系統在石化、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(zhù)廣泛應用。

   該系統包括與生產(chǎn)直接相關(guān)的子系統，典型的有：生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)調度、生產(chǎn)統計、生產(chǎn)監控子系統，還包括幾個(gè)管理子系統：能源、設備、質(zhì)量、生產(chǎn)技術(shù)、產(chǎn)品跟蹤管理子系統。

   通過(guò)使用MES可以減少和消除數據錄入時(shí)間、提高數據完整性、減少生產(chǎn)數據統計工作、減少書(shū)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(shí)MES系統具有以下特點(diǎn)：
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   先進(jìn)性，系統采用當前最先進(jìn)的軟件技術(shù)來(lái)實(shí)現，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)、軟件構件技術(shù)等；
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   安全性，系統具有全面的涵蓋控制系統、生產(chǎn)數據、網(wǎng)絡(luò )系統的安全性。特別是系統操作上提供了三級授權機制，即功能權限、操作按鈕權限、數據權限，控制用戶(hù)對功能、數據看全部、本部門(mén)或本人的數據記錄；
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   可靠性，系統平臺可靠、穩定，系統架構設計合理，具有斷點(diǎn)續傳功能，提供數據備份和離線(xiàn)查詢(xún)；
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   開(kāi)放性，系統具有良好的擴充性。向下與現場(chǎng)控制系統交互；向上系統具有統一平臺，功能模塊可根據客戶(hù)需要靈活配置、擴充；對外系統提供XML開(kāi)放性標準接口，方便與第三方軟件如ERP、OA等集成；
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   集成性，實(shí)現與生產(chǎn)自動(dòng)化設備的集成；系統各模塊有效集成，實(shí)現了數據的高度共享；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；
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   分布式，完美的分布式應用部署和分布式數據管理，支持集團企業(yè)管理；
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   即時(shí)提醒，通知、公告可即時(shí)提醒，提醒內容可以根據需要任意設定，并提供權限控制；
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   支持電子簽名，并通過(guò)密碼驗證；
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   支持多種數據庫，支持SQL Server、Oracle、DB2等大型數據庫管理系統 。

   4. HAMS軟件

   隨著(zhù)儀器儀表和現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的迅速發(fā)展，越來(lái)越多的智能儀表應用于工業(yè)現場(chǎng)，選擇使用智能儀表實(shí)現工廠(chǎng)自動(dòng)化生產(chǎn)已成為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的發(fā)展趨勢，而先進(jìn)的設備管理系統產(chǎn)品也成為工業(yè)過(guò)程控制領(lǐng)域一項不可或缺的重要組成部分。和利時(shí)HAMS可以實(shí)現對各種類(lèi)型智能儀表進(jìn)行故障診斷提升整個(gè)工廠(chǎng)的運營(yíng)效率，提高現有設備的可利用率，降低工廠(chǎng)設備維護費用，優(yōu)化工廠(chǎng)資產(chǎn)的運行并增加經(jīng)濟效益。
和利時(shí)HAMS軟件，具有以下特色：
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   遠程管理：在控制室實(shí)現對全廠(chǎng)智能儀表的校準和診斷，快速便捷
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   統一管理：不同廠(chǎng)家，不同型號的智能儀表，統一管理，操作簡(jiǎn)單方便
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   標定管理：可輕松設計標定方案，自動(dòng)生成標定報告和標定趨勢曲線(xiàn)，判斷儀表老化程度
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   預測性維護：可進(jìn)行儀表的預測性維護，不需要每日進(jìn)行例行檢查維護，降低儀表故障率，延長(cháng)定期檢修所需的時(shí)間，從而減少運行和維護成本，降低維護費用，提高設備利用率
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   在線(xiàn)監控診斷：可設置周期性診斷、檢測儀表狀態(tài)變化，準確報警、完善的報警管理為現場(chǎng)提供高效的儀表預警機制
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   文檔管理：自動(dòng)記錄所有組態(tài)變化和操作，提供的設備臺賬和工作票等功能全面提升工廠(chǎng)管理水平
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   系統集成：無(wú)縫集成DCS系統，通過(guò)多種標準卡件及OPC技術(shù)支持，使您的設備隨時(shí)隨地可以進(jìn)行管理
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   用戶(hù)管理：可設置不同用戶(hù)的權限及密碼，避免未授權用戶(hù)引起的誤操作，滿(mǎn)足工廠(chǎng)安全管理的需要
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   信息平臺：通過(guò)網(wǎng)頁(yè)可以方便訪(fǎng)問(wèn)現場(chǎng)數據，為決策者提供依據。

   5.LK系列大型PLC

   和利時(shí)LK系列大型PLC是國內第一款自主知識產(chǎn)權的大型PLC，其在設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(zhù)廣泛的應用。

   和利時(shí)LK系列大型PLC，具有以下特色：
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   可靠性：冗余設計、良好的電磁兼容性、完善的隔離措施、強大的自診斷功能、支持輸出預置、功耗無(wú)風(fēng)扇設計 ；
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   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(xiāo)設計、 獨特的接線(xiàn)端子設計 、支持預接線(xiàn)系統 ；
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   開(kāi)放性：支持多種通訊方式和通訊協(xié)議，支持多種HMI；
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   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 數據、1MB掉電保持數據大容量?jì)却?，16位分辨率高速高精度模擬量處理，32個(gè)多任務(wù)處理能力 。

   6.智能配電控制器

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

   該智能配電控制器配合和利時(shí)LM系列PLC和觸摸屏，可組成智能配電系統，該系統安裝在配電柜內，對柜內電氣進(jìn)行監測和保護，通過(guò)Profibus-Dp現場(chǎng)總線(xiàn)接入監控PLC系統。該系統具有以下特點(diǎn)：
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   利用目前市場(chǎng)絕無(wú)僅有的PLC交流AD采樣技術(shù)，對柜控設備的電壓、電流進(jìn)行采集，不僅可以監控電壓、電流，還能完成電量計量，實(shí)現PLC式的控制、保護和測量功能。
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   取消原配電柜內的電機保護器、電量計量裝置和配電室內的PLC柜，在每臺配電柜內裝配一套小型LM一體化PLC，實(shí)現保護、計量、和控制等功能。
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   實(shí)現了配電柜內集中選擇性漏電的保護、預報警功能。
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   將原系統的保護、計量和控制三網(wǎng)合一，系統減化，接線(xiàn)數量大大減少，易維護，故障率低。
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   降低了工程施工和維護的工作量，在相同規模的情況下（相同數量的電參量）由于傳統的供配電管理系統所需要的設備、線(xiàn)纜會(huì )大大的超過(guò)多采用交流采樣技術(shù)的供配電智能化管理系統，因此其施工和維護的工作量也成倍的增長(cháng)。

   7.結束語(yǔ)

   和利時(shí)選煤廠(chǎng)綜合監控系統，集生產(chǎn)管理、現場(chǎng)控制和其他各種監控于一體，通過(guò)自主研發(fā)的核心產(chǎn)品及和利時(shí)強大的系統集成能力，為用戶(hù)提供全套自動(dòng)化與信息化方案，將在減員增效、提高設備利用率及提高精煤產(chǎn)出率等方面為用戶(hù)創(chuàng )造更多的價(jià)值。

   作者簡(jiǎn)介

   高保衛（1972-），男， 碩士，北京和利時(shí)自動(dòng)化驅動(dòng)技術(shù)有限公司煤炭事業(yè)部總經(jīng)理，Email:gaobaowei@hollysys.com

   徐毓軍（1974-）， 男， 碩士，北京和利時(shí)自動(dòng)化驅動(dòng)技術(shù)有限公司煤炭事業(yè)部高級工程師，

Email: xuyujun@hollysys.com