北京和利時自動化驅動技術有限公司 高保衛(wèi) 徐毓軍 王彥斌
摘 要：提高和充分挖掘選煤企業(yè)生產自動化和信息化水平是企業(yè)提高生產效率、增強競爭力的必由之路。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，生產管理系統(tǒng)、設備管理系統(tǒng)、生產監(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企業(yè)的工作效率，降低管理決策不科學帶來的內部損耗，從而提高現(xiàn)代企業(yè)的競爭力。基于上述共識，這幾年來，包括選煤廠在內的企業(yè)，均開始加大自動化和信息化的投入，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，部分子系統(tǒng)存在瓶頸，因此子系統(tǒng)不協(xié)調，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)的補充，智能讀卡、視頻監(jiān)控、火災報警、調度通訊等系統(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(jiān)控軟件相對IT產業(yè)的發(fā)展滯后，無法把最新的技術融合進去。
3. 自動化系統(tǒng)功能挖掘不夠：以設備管理為例，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上對這些儀表進行智能的設備管理，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品集成，這會使得信息化和自動化之間無法無縫銜接，導致生產計劃調度到生產執(zhí)行環(huán)節(jié)存在一定損耗，降低了勞動生產率。
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，通過核心的自主產品、項目的統(tǒng)一設計和技術創(chuàng)新，來提高選煤企業(yè)的生產、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)的生產管理系統(tǒng)（MES）、設備管理系統(tǒng)（HAMS）、生產監(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)控和通訊調度子系統(tǒng)。
本文從系列產品角度分別介紹了和利時各種主要軟硬件產品在選煤廠綜合監(jiān)控系統(tǒng)中的應用。
2.SCADA軟件
和利時早在2000年就在國內創(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用，該軟件具有以下特色：
l 分層、分布式結構；
l 跨平臺，服務器采用穩(wěn)定可靠的Unix，用戶界面采用Windows；
l 開放性，可與MES系統(tǒng)及通訊調度等系統(tǒng)無縫集成；
l 大容量，數(shù)據點規(guī)模在50萬點以上，并僅受限于硬件 ；
l SCADA系統(tǒng)通用功能，典型包括驅動接口、實時數(shù)據、報警和日志、趨勢歷史數(shù)據、報表、權限、可視化界面等；
l 提供二次開發(fā)工具
n 可方便地擴展驅動接口、數(shù)據類型、圖符種類和應用功能
n 能通過內置編程接口函數(shù)（API函數(shù)）高效獲取實時數(shù)據和歷史數(shù)據
n 能自定義人機界面
n 能集成選煤廠其他系統(tǒng)（如視頻監(jiān)控），進行通訊與互動；
l 高實時性：設備狀態(tài)變化到界面顯示<1s，控制命令發(fā)送<500ms；
l 驅動冗余、網絡冗余、任務冗余 ；
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、制藥等諸多領域有著廣泛應用。
該系統(tǒng)包括與生產直接相關的子系統(tǒng)，典型的有：生產計劃、生產調度、生產統(tǒng)計、生產監(jiān)控子系統(tǒng)，還包括幾個管理子系統(tǒng)：能源、設備、質量、生產技術、產品跟蹤管理子系統(tǒng)。
通過使用MES可以減少和消除數(shù)據錄入時間、提高數(shù)據完整性、減少生產數(shù)據統(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、提高產品質量。
和利時MES系統(tǒng)具有以下特點：
l 先進性，系統(tǒng)采用當前最先進的軟件技術來實現(xiàn)，包括： SOA技術、WEB技術、XML技術、WEB SERVICE技術、工作流技術、軟件構件技術等；
l 安全性，系統(tǒng)具有全面的涵蓋控制系統(tǒng)、生產數(shù)據、網絡系統(tǒng)的安全性。特別是系統(tǒng)操作上提供了三級授權機制，即功能權限、操作按鈕權限、數(shù)據權限，控制用戶對功能、數(shù)據看全部、本部門或本人的數(shù)據記錄；
l 可靠性，系統(tǒng)平臺可靠、穩(wěn)定，系統(tǒng)架構設計合理，具有斷點續(xù)傳功能，提供數(shù)據備份和離線查詢；
l 開放性，系統(tǒng)具有良好的擴充性。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，功能模塊可根據客戶需要靈活配置、擴充；對外系統(tǒng)提供XML開放性標準接口，方便與第三方軟件如ERP、OA等集成；
l 集成性，實現(xiàn)與生產自動化設備的集成；系統(tǒng)各模塊有效集成，實現(xiàn)了數(shù)據的高度共享；先進的SOA服務模式，為有效集成第三方服務提供了保障；
l 分布式，完美的分布式應用部署和分布式數(shù)據管理，支持集團企業(yè)管理；
l 即時提醒，通知、公告可即時提醒，提醒內容可以根據需要任意設定，并提供權限控制；
l 支持電子簽名，并通過密碼驗證；
l 支持多種數(shù)據庫，支持SQL Server、Oracle、DB2等大型數(shù)據庫管理系統(tǒng) 。
4. HAMS軟件
隨著儀器儀表和現(xiàn)場總線技術的迅速發(fā)展，越來越多的智能儀表應用于工業(yè)現(xiàn)場，選擇使用智能儀表實現(xiàn)工廠自動化生產已成為工業(yè)自動化領域的發(fā)展趨勢，而先進的設備管理系統(tǒng)產品也成為工業(yè)過程控制領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行故障診斷提升整個工廠的運營效率，提高現(xiàn)有設備的可利用率，降低工廠設備維護費用，優(yōu)化工廠資產的運行并增加經濟效益。
和利時HAMS軟件，具有以下特色：
l 遠程管理：在控制室實現(xiàn)對全廠智能儀表的校準和診斷，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 標定管理：可輕松設計標定方案，自動生成標定報告和標定趨勢曲線，判斷儀表老化程度
l 預測性維護：可進行儀表的預測性維護，不需要每日進行例行檢查維護，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成本，降低維護費用，提高設備利用率
l 在線監(jiān)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(xiàn)場提供高效的儀表預警機制
l 文檔管理：自動記錄所有組態(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管理水平
l 系統(tǒng)集成：無縫集成DCS系統(tǒng)，通過多種標準卡件及OPC技術支持，使您的設備隨時隨地可以進行管理
l 用戶管理：可設置不同用戶的權限及密碼，避免未授權用戶引起的誤操作，滿足工廠安全管理的需要
l 信息平臺：通過網頁可以方便訪問現(xiàn)場數(shù)據，為決策者提供依據。
5.LK系列大型PLC
和利時LK系列大型PLC是國內第一款自主知識產權的大型PLC，其在設計上融合了最新的處理器技術和IT技術，在市政、水務和地鐵等行業(yè)有著廣泛的應用。
和利時LK系列大型PLC，具有以下特色：
l 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、功耗無風扇設計 ；
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計、 獨特的接線端子設計 、支持預接線系統(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、1MB掉電保持數(shù)據大容量內存 ，16位分辨率高速高精度模擬量處理，32個多任務處理能力 。
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，應用先進的現(xiàn)代電力電子技術、傳感器技術、通訊技術、計算機及網絡技術和控制技術，集測量、保護、控制、通訊、管理、信息記錄、電能計量與質量分析于一體，具有國內先進水平的電力監(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，對柜內電氣進行監(jiān)測和保護，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，對柜控設備的電壓、電流進行采集，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、保護和測量功能。
l 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，實現(xiàn)保護、計量、和控制等功能。
l 實現(xiàn)了配電柜內集中選擇性漏電的保護、預報警功能。
l 將原系統(tǒng)的保護、計量和控制三網合一，系統(tǒng)減化，接線數(shù)量大大減少，易維護，故障率低。
l 降低了工程施工和維護的工作量，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)所需要的設備、線纜會大大的超過多采用交流采樣技術的供配電智能化管理系統(tǒng)，因此其施工和維護的工作量也成倍的增長。
7.結束語
和利時選煤廠綜合監(jiān)控系統(tǒng)，集生產管理、現(xiàn)場控制和其他各種監(jiān)控于一體，通過自主研發(fā)的核心產品及和利時強大的系統(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、提高設備利用率及提高精煤產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動技術有限公司煤炭事業(yè)部總經理，Email gaobaowei@hollysys.com
徐毓軍（1974-）， 男， 碩士，北京和利時自動化驅動技術有限公司煤炭事業(yè)部高級工程師，Email xuyujun@hollysys.com