工业以太网在选煤厂集控系统中的应用探讨
【摘要】经济社会的迅速发展和科学技术的提高为国家煤炭行业带来了巨大的发展机遇和挑战，煤炭开采行业呈现出规模化生产。随着工业自动化和信息化的发展，实现对煤炭生产和运输的远程监控成为现代煤炭行业的显著需求，工业以太网的发展和应用减少了网络负荷，传输速度加快，网络冲突减少，有助于更好的实现选煤厂集控。
【关键词】工业以太网；选煤厂；集控系统
煤炭是国家重要的战略资源，是国民经济发展的重要物质储备。目前国家经济迅速发展，对能源使用数量较大，煤炭开采呈现出大规模的发展趋势，在对生产各系统进行管理时存在着众多问题，导致管理人员的工作效率较低，对系统管理的不稳定和延时。以太网作为新型的管理系统，在选煤厂集控系统中的使用，实现了对选煤厂集控操作，减少了系统管理中出现的失误和时间浪费，及时发现设备存在的障碍，有助于提高煤炭的生产率，减少不必要的浪费，提高企业的经济效益和社会效益。以太网在集控系统中的使用实现了煤炭管理的智能化、数字化管理，实现了现代化煤厂管理。
一、国内煤炭信息化现状
煤炭行业是我国的重要产业，很早就得到发展。国家在1984年建立煤炭信息化管理中心，推广煤炭信息化管理技术，各煤炭企业的积极加入很大程度的促进了国内煤炭行业信息化的进程，较为完善的煤炭信息管理系统逐渐确立。
从1995年开始，国有重点煤矿企业大多进行了矿区通信系统的改造，国有重点矿区通信系统向光纤化、数字化方向发展。仅用5年的时间，全网交换容量就从38.2万线，发展到110万线，并拥有10万线的生产调度交换机。网络布局上，具有点多面广的特点，几乎涵盖了所有采煤省（区、市）。53%的矿区与公网实现了全自动联网。网络容量上，现拥有110万线交换机容量和遍布矿区的用户电路，矿区同时还拥有庞大的有线电视网络系统。由于企业管理体系改革的需要，很多单位开发了资金结算系统、固定资产管理系统、医疗保险管理系统、住房基金管理系统等新应用领域，例如阳泉局的医疗统筹基金信息管理系统，为全局七万职工建立了医疗帐户，实现了八个局属医院联网，该系统运行后产生了很大的经济效益，降低医药费用8.7%，节支515万元。煤炭企业信息化建设的一个重要特点是生产安全监测监控与企业MIS综合集成。如神华神东公司、北京矿务局、永夏矿区、兖州南屯煤矿、宁夏灵武局灵新煤矿、徐州夹河煤矿等都把生产监测、皮带监控、工业电视、选煤厂集中控制系统和MIS系统进行集成，可二维、三维动态显示图形和数字信息，达到了较高的应用水平。
随着国家经济的不断改革和企业的不断深入发展，信息化管理系统已经成为煤炭厂区重要的管理系统，是企业实现增加经济效益的一种有效手段，然而国内煤炭行业信息化管理存在很大的问题。国内煤炭行业信息化发展的不平衡，信息化水平的落后等导致煤炭集控管理的很大的问题和漏洞，生产效率低，资源严重浪费等都严重影响了我国煤炭行业的优化发展。由于管理系统的不完善，煤炭生产中安全事故经常发生，导致煤炭开采行业在快速发展中问题也随着增加。
目前国内的煤矿集控管理系统主要有以下几点漏洞：1.网络结构搭建不合理，生产架空、工业电视监控、环境安全、信息管理、火灾检测、瓦斯抽放等系统自成一体，网络结构分散。2.兼容性差，国内的监控系统厂家采用的系统基本为自家专用的通信单位，系统之间的兼容性较差，导致信息传输时存在很大的问题，严重制约了煤矿厂区对系统进一步的扩充和补建。3.时效性低，无优先级支持。各种系统的典型巡检周期在30s左右，对于各系统自成一体，不利于对突发性事故急性联动处理。现有的安全监控系统和综合监控系统没有根据信息的重要性差别提供有效的优先级支持，无法确保重要信息的实时性要求。4.井下环境危险，制约了各系统的使用。国内矿井时间均比较长，各类信息运输使用年限比较长，这种陈旧的传输系统导致接入复杂，在进行系统传输时，系统承受压力较大。矿井发展的需要以及对生产安全的要求，导致在现代矿井生产中涉及子系统逐渐增多，子系统在井下布置时出现重复布置，导致资金投入中的浪费，同时对系统进行维修时难度较大，井下安全生产没有保障。
二、以太网系统结构
1、以太网系统软硬件介绍
组态软件：比较分析，在以太网的结构建造过程中，选用美国先进的组态软件为监控软件，其中该软件具有丰富的图形形象，具有强大的编辑功能，在选煤场中简易操作，适于选煤厂应用。
PLC：该系统在选煤厂的应用中，已被充分验证，其功能性用良好，可有效抗震抗粉尘，在选煤厂恶劣的环境下较为适宜。
工业环网交换机：选用美国的先进品牌，其中有四个电口、两个光口，构成一个完成的光纤工业环网，有效保证信号传输的快速以及安全。
在其他的模块中，同样采用了较为先进的产品，尤其在工业电视方面，选用共缆传输，传输距离较远。一根主缆即可实现18路视频信号的传输，减少了传输过程中的繁多的布线问题，大大节省了人力资源，同时提高了效率。
2、以太网系统结构
以太网络主要由两级网络组成，上层为以太网组合构建的信息监控网，这种网络通过防火墙与外界网络连接，底层是有工业环网组构的控制系统网络。各个监控系统的连接是在以太网的平台上进行，对选煤厂形成完整的监测系统。整个监控系统由模拟量采集系统、PLC系统、上位机系统和工业电视监控系统组成，其中，上位机主要功能是对调度室和远程浏览进行监控。
以太网主要监测方式有集中控制和就地控制两种方式，对每条运输机均可实现就地控制和集中控制。皮带安装电控装置的间距教员，采用数据连接对现场总线进行集控会导致接线的混乱，管理人员对系统进行维护时难度较大。因此，对单挑皮带机的控制系统进行充分的考虑后，构建PLC系统对单机进行有效控制，同时采用工业以太网实现多条皮带之间系统的控制，借助单模光纤极大地简化了系统的接线。集控准确及时，方便管理人员的控制维护。依据主从站方式对以太网进行控制，实现了对系统的集中管理和各个系统的分别控制。主从站的属性可以灵活依据实际情况和需要进行改变，更加有利于满足生产的需要。为了人堆操作系统的良好控制，便利井下操控，电控系统中，在控制主站装置防爆操作台，采用触屏操作方式实现画面的切换，设计人性化按钮。通过这种设计，还可以实现主控制系统与子系统之间的互相访问，主控系统对其他子系统实现了有效地控制。