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力控FSmartworx在智能煤井系统的应用
系统概况
按照赵家梁五二煤井“机械化提升、自动化升级、信息化应用、智能化建设”的工作部署,以综合管控平台调度系统为入口,引入智能矿山建设理念,建设综合自动化平台与智能化数据平台,实现井场无人值守、机组一键启动、设备管控一体化等,全力打造安全、绿色、高效发展的综合信息化企业,实现“生产智能化、运营精细化、管理标准化、决策科学化”的发展目标。
按照赵家梁煤矿“四化”建设,通过自动化控制技术、计算机通信技术、网络技术、数据库技术技术等先进的信息管理工具,充分利用大数据分析+三维模型+移动应用,提高矿井智能化水平,实现对矿山的精细化高效管理,达到减员增效、节能减排、降低成本、提高效率及提高整个矿山的安全生产水平的目标,使该项目在同行业里的自动化水平、信息化水平和智能化水平达到国内先进水平。
系统设计
构建一套信息化平台,方便煤矿的信息化管理,利用平台核心的企业级实时历史数据库采集各种自动化子系统;为今后搭载各种软件提供实时和历史数据。
信息化平台利用先进的环网技术、控制技术、计算机技术,将矿井生产中综采、掘进、运输、供电、压风、通风、排水、电力监控等子系统,建成的一个综合的管控一体化的数据中心。

平台具有“系统分散、数据集中、全面监控、操作简便”的特点,可与人员定位、工业视频等系统相互融合联动。

平台采用分布式结构部署,支持B/S结构,可扩展C/S模式,与现场子系统可通过底层PLC驱动或者OPC无缝连接,以达到良好的实时性与可靠性。

平台拥有的独立的公共实时数据库,可实现采集转换各子系统的数据,并将采集信息展现到信息化平台中,实现控制系统信息资源共享。

系统架构

数据中心分为三层架构:即接入层、服务层、应用层:

接入层:对各自动化子系统进行接入,将子系统中存在不同的通讯方式、不同通讯协议、不同数据进行整合接入;将收集到的数据统一提供给服务层。接入层主要部署的设备有:采集计算机/服务器,西门子PLC。

服务层:对接入层收集到的数据,进行处理、存储、计算、统计;并交由应用服务器中的应用对象、应用模型进行处理;数据服务器与应用服务器共同为应用层服务;另外在服务层部署基于Html5技术的WEB发布服务器,服务处主要部署数据服务、应用服务器等。

应用层:应用层是面向用户的跨平台网页展示技术,从服务层调用相关数据和相关的基础应用模型,通过系统化的方式,有机的无缝的组合成不同应用的客户端;客户端将数据与系统应用展示给用户,用户同时可以与应用客户端进行交互,实现用户不同的需求。应用层根据用户不同的功能要求,可以实现不同的应用客户端,如生产过程监控客户端、设备运行监控客户端、数据分析客户端、报警客户端、报表客户端;可通过手机、PAD、电脑网页展示。

1、 系统功能

对设备进行快速采集,保证数据采集的实时性。
对采集链路、通讯网络进行诊断,使工作人员可随时了解通讯及数据传输状态。
实现基于实时数据、历史数据、报警数据的冗余功能,实现快速的切换,在网络中断、网速过慢时将数据缓存,待恢复后实现断点续传,确保数据完整性。 利用多样的图形展示手段,进行实时、历史数据的展示,达到直观、清晰的效果。
对于设备的操作分配不同的控制优先级别,操作人员的操作需通过权限验证,以保证系统的安全性。
进行多样报警及预警检测,并将报警通过声光、语音、短信、Email的方式输出,实现直观的事故追忆。
对大量的高密度的过程数据进行高性能的压缩存储,以这些数据为依据,实现专业的计算分析。
与调度中心进行数据交互,向上提供可靠的数据,向下执行调度中心的预案指令。
提供多种开放性接口,便于其它第三方系统调用数据,进行相关分析。
在Internet网络或局域网中将实时、历史、报警等数据以集成的方式进行发布,使用户可在浏览器中实现浏览。

 

2、 实时/历史数据库

实时数据服务器由pSpace产品构建,主要为系统提供实时数据管理支撑,负责处理、存储、管理从站场和RTU采集传送来的实时数据,并为网络中的其它服务器和工作站提供实时数据。实时数据服务器中运行通信管理软件,完成与各站场及RTU的通信连接、协议转换、网络管理等任务。分布式的服务器节点之间可通过远程数据源进行信息交互从而实现系统资源的负载均衡。

 

3、 方便的报警输出

支持多媒体语音、视频、文本语音转换、邮件和短信等实时方式的报警通知与输出;提供对外的报警查询接口,方便与第三方软件进行调用。

 

4、 曲线组件

用户可根据需要自定义选择参数进行趋势分析;支持多窗口显示方式;自定义趋势组管理功能,方便用户管理关心的趋势参数组合;历史趋势与实时趋势自由切换,使得历史监视和实时监视能够同时进行;支持曲线放大、数据导航功能;支持曲线打印功能。
用户可以在办公网上登录系统后对系统中任意一个位号的过程变量实时、历史趋势进行查询。可同时显示多条曲线,便于进行对比分析;可以自定义坐标,便于查看对比;可以放大曲线的任意区域,精确观察变化细节。可统计变量在给定时间段内的最大值、最小值及时间标签,浏览变量超限运行的时间及其数值,且能够进行汇总统计。使得工艺人员可以更加直观的进行物料流量的监控、生产历史分析和生产状况评估。
流程图上某一个位号,即可调出改位号历史、实时趋势图,通过与其他重要数据的对比,发现该点运行情况,发现生产瓶颈,辅助改善操作指令和工艺流程,以提高生产效率。

 

5、 报表组件

实时历史趋势曲线分析功能:生产报表查询管理模块能够帮助用户实现实时、历史数据的快速查询、查看、导出等功能,并且帮助企业管理人员进行数据分析等功能,查询范围包括班组级、生产子系统等区域查询,报表的种类和样式由报表组态软件灵活设置,可实现日报、月报、季报、年报等多种样式。同时生产报表查询管理模块还支持通过C/S组态定义模板来实现生产报表设计、制作功能。报表通过B/S形式发布,在企业局域网或Internet上均可使用,即所有生产过程实时报表都由Web应用服务器生成,自动发布,权限用户只需打开IE浏览器点击相关连接,无需安装任何客户端软件就能看到所需要查询的报表信息。
生产报表查询管理模块实现的报表包括调度报表、质量报表、生产实时报表等具体形式,可根据企业的实际情况进行制作。
调度报表:调度报表是对企业现有调度报表的自动化升级,包括日报、月报、季报、年报等多种形式,可以针对企业的实际情况进行制作。
生产过程统计报表:实现主要产品产量完成情况,中间产品成品的库存情况等报表,帮助生产管理人员、统计人员实现在线统计分析工作,提高统计速度和精度,降低工作强度,减少统计误差。
生产实时报表:生产实时报表将生产实时信息以报表形式进行展示,便于生产调度管理人员的实时查看。

 

6、 FSmartWorx平台

力控工业云端可视化FSmartWorx是款基于 软件即服务的(SAAS) 理念,以模块化、服务化为基础,以微前端模式为框架,可依托公有云、私有云、本地化等手段部害,具备自由开发,灵活扩展,开放式软件协作平台,拥有数据采集、 远程控制、实时监控、数据分析、策略优化等核心功能。平台采用Javascript方式使其具备强大的扩展性,灵活性同时为了降低使用难度,提高易用性,采用拖拽式(WYSIWYG)设计,只需通过简单配置,就可轻松实现个性化应用,与此同时先进响应式设计,也可保证用户应用轻松适配各种终端,加之混合应用打包,从底层机制原理上彻底统CIS、B/S模式,真正做到Write once Run Anywhere -次编写 ,随处运行)。

 

7、 移动端应用

随着WEB技术发展越来越迅速, HTML5的到来更是把WEB技术推向了巅峰,目前HTML5技术已经日趋成熟, HTML5更是在移动终端上已有广泛的应用,HTML5是最新一代的HTML标准,它不仅拥有HTML中所有的特性,而且增加了许多实用的特性,如视频、音频、画布(canvas)等,本次项目中移动端应用均采用以HTML5标准的界面发布模式,在移动端利用浏览器或APP即可快捷访问数据。
本次应用方面须满足跨平台的工艺流程画面可视化集成方案,可将生产监控系统的工艺流程以多种方式进行Web发布与集成,主要支持以下方式:
支持以JSON文件的HTML5方式的Web交互。
支持SVG矢量图形、FLEX等多媒体方式的Web发布与集成

 

应用总结

综合自动化平台的建设采用当前先进成熟的技术,采用平台化的建设思想,系统间联动能根据业务需求实现灵活组合配置;通过生产过程的远程控制、集中控制和自动控制手段,改善工人作业环境、减轻工人劳动强度,实现矿井的高产、高效。综合自动化平台基于以太网,采用统一标准的数据接口(如 PLC 通讯接口)、标准开放的协议(如 OPC、ODBC 等接口协议)采集各系统数据,保证采集数据的实时性、准确性;平台形成统一数据标准、统一数据协议、统一数据格式。综合自动化平台采用 C/S 与 B/S 相结合的模式,远控控制采用 C/S 架构,浏览采用B/S 架构,预留支持移动监管接口;各软件需支持服务器虚拟化技术。

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