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力控FSmartworx在智能煤井系統(tǒng)的應用
系統(tǒng)概況
按照趙家梁五二煤井“機械化提升、自動化升級、信息化應用、智能化建設”的工作部署,以綜合管控平臺調度系統(tǒng)為入口,引入智能礦山建設理念,建設綜合自動化平臺與智能化數(shù)據平臺,實現(xiàn)井場無人值守、機組一鍵啟動、設備管控一體化等,全力打造安全、綠色、高效發(fā)展的綜合信息化企業(yè),實現(xiàn)“生產智能化、運營精細化、管理標準化、決策科學化”的發(fā)展目標。
按照趙家梁煤礦“四化”建設,通過自動化控制技術、計算機通信技術、網絡技術、數(shù)據庫技術技術等先進的信息管理工具,充分利用大數(shù)據分析+三維模型+移動應用,提高礦井智能化水平,實現(xiàn)對礦山的精細化高效管理,達到減員增效、節(jié)能減排、降低成本、提高效率及提高整個礦山的安全生產水平的目標,使該項目在同行業(yè)里的自動化水平、信息化水平和智能化水平達到國內先進水平。
系統(tǒng)設計
構建一套信息化平臺,方便煤礦的信息化管理,利用平臺核心的企業(yè)級實時歷史數(shù)據庫采集各種自動化子系統(tǒng);為今后搭載各種軟件提供實時和歷史數(shù)據。
信息化平臺利用先進的環(huán)網技術、控制技術、計算機技術,將礦井生產中綜采、掘進、運輸、供電、壓風、通風、排水、電力監(jiān)控等子系統(tǒng),建成的一個綜合的管控一體化的數(shù)據中心。

平臺具有“系統(tǒng)分散、數(shù)據集中、全面監(jiān)控、操作簡便”的特點,可與人員定位、工業(yè)視頻等系統(tǒng)相互融合聯(lián)動。

平臺采用分布式結構部署,支持B/S結構,可擴展C/S模式,與現(xiàn)場子系統(tǒng)可通過底層PLC驅動或者OPC無縫連接,以達到良好的實時性與可靠性。

平臺擁有的獨立的公共實時數(shù)據庫,可實現(xiàn)采集轉換各子系統(tǒng)的數(shù)據,并將采集信息展現(xiàn)到信息化平臺中,實現(xiàn)控制系統(tǒng)信息資源共享。

系統(tǒng)架構

數(shù)據中心分為三層架構:即接入層、服務層、應用層:

接入層:對各自動化子系統(tǒng)進行接入,將子系統(tǒng)中存在不同的通訊方式、不同通訊協(xié)議、不同數(shù)據進行整合接入;將收集到的數(shù)據統(tǒng)一提供給服務層。接入層主要部署的設備有:采集計算機/服務器,西門子PLC。

服務層:對接入層收集到的數(shù)據,進行處理、存儲、計算、統(tǒng)計;并交由應用服務器中的應用對象、應用模型進行處理;數(shù)據服務器與應用服務器共同為應用層服務;另外在服務層部署基于Html5技術的WEB發(fā)布服務器,服務處主要部署數(shù)據服務、應用服務器等。

應用層:應用層是面向用戶的跨平臺網頁展示技術,從服務層調用相關數(shù)據和相關的基礎應用模型,通過系統(tǒng)化的方式,有機的無縫的組合成不同應用的客戶端;客戶端將數(shù)據與系統(tǒng)應用展示給用戶,用戶同時可以與應用客戶端進行交互,實現(xiàn)用戶不同的需求。應用層根據用戶不同的功能要求,可以實現(xiàn)不同的應用客戶端,如生產過程監(jiān)控客戶端、設備運行監(jiān)控客戶端、數(shù)據分析客戶端、報警客戶端、報表客戶端;可通過手機、PAD、電腦網頁展示。

1、 系統(tǒng)功能

對設備進行快速采集,保證數(shù)據采集的實時性。
對采集鏈路、通訊網絡進行診斷,使工作人員可隨時了解通訊及數(shù)據傳輸狀態(tài)。
實現(xiàn)基于實時數(shù)據、歷史數(shù)據、報警數(shù)據的冗余功能,實現(xiàn)快速的切換,在網絡中斷、網速過慢時將數(shù)據緩存,待恢復后實現(xiàn)斷點續(xù)傳,確保數(shù)據完整性。 利用多樣的圖形展示手段,進行實時、歷史數(shù)據的展示,達到直觀、清晰的效果。
對于設備的操作分配不同的控制優(yōu)先級別,操作人員的操作需通過權限驗證,以保證系統(tǒng)的安全性。
進行多樣報警及預警檢測,并將報警通過聲光、語音、短信、Email的方式輸出,實現(xiàn)直觀的事故追憶。
對大量的高密度的過程數(shù)據進行高性能的壓縮存儲,以這些數(shù)據為依據,實現(xiàn)專業(yè)的計算分析。
與調度中心進行數(shù)據交互,向上提供可靠的數(shù)據,向下執(zhí)行調度中心的預案指令。
提供多種開放性接口,便于其它第三方系統(tǒng)調用數(shù)據,進行相關分析。
在Internet網絡或局域網中將實時、歷史、報警等數(shù)據以集成的方式進行發(fā)布,使用戶可在瀏覽器中實現(xiàn)瀏覽。

 

2、 實時/歷史數(shù)據庫

實時數(shù)據服務器由pSpace產品構建,主要為系統(tǒng)提供實時數(shù)據管理支撐,負責處理、存儲、管理從站場和RTU采集傳送來的實時數(shù)據,并為網絡中的其它服務器和工作站提供實時數(shù)據。實時數(shù)據服務器中運行通信管理軟件,完成與各站場及RTU的通信連接、協(xié)議轉換、網絡管理等任務。分布式的服務器節(jié)點之間可通過遠程數(shù)據源進行信息交互從而實現(xiàn)系統(tǒng)資源的負載均衡。

 

3、 方便的報警輸出

支持多媒體語音、視頻、文本語音轉換、郵件和短信等實時方式的報警通知與輸出;提供對外的報警查詢接口,方便與第三方軟件進行調用。

 

4、 曲線組件

用戶可根據需要自定義選擇參數(shù)進行趨勢分析;支持多窗口顯示方式;自定義趨勢組管理功能,方便用戶管理關心的趨勢參數(shù)組合;歷史趨勢與實時趨勢自由切換,使得歷史監(jiān)視和實時監(jiān)視能夠同時進行;支持曲線放大、數(shù)據導航功能;支持曲線打印功能。
用戶可以在辦公網上登錄系統(tǒng)后對系統(tǒng)中任意一個位號的過程變量實時、歷史趨勢進行查詢。可同時顯示多條曲線,便于進行對比分析;可以自定義坐標,便于查看對比;可以放大曲線的任意區(qū)域,精確觀察變化細節(jié)。可統(tǒng)計變量在給定時間段內的最大值、最小值及時間標簽,瀏覽變量超限運行的時間及其數(shù)值,且能夠進行匯總統(tǒng)計。使得工藝人員可以更加直觀的進行物料流量的監(jiān)控、生產歷史分析和生產狀況評估。
流程圖上某一個位號,即可調出改位號歷史、實時趨勢圖,通過與其他重要數(shù)據的對比,發(fā)現(xiàn)該點運行情況,發(fā)現(xiàn)生產瓶頸,輔助改善操作指令和工藝流程,以提高生產效率。

 

5、 報表組件

實時歷史趨勢曲線分析功能:生產報表查詢管理模塊能夠幫助用戶實現(xiàn)實時、歷史數(shù)據的快速查詢、查看、導出等功能,并且?guī)椭髽I(yè)管理人員進行數(shù)據分析等功能,查詢范圍包括班組級、生產子系統(tǒng)等區(qū)域查詢,報表的種類和樣式由報表組態(tài)軟件靈活設置,可實現(xiàn)日報、月報、季報、年報等多種樣式。同時生產報表查詢管理模塊還支持通過C/S組態(tài)定義模板來實現(xiàn)生產報表設計、制作功能。報表通過B/S形式發(fā)布,在企業(yè)局域網或Internet上均可使用,即所有生產過程實時報表都由Web應用服務器生成,自動發(fā)布,權限用戶只需打開IE瀏覽器點擊相關連接,無需安裝任何客戶端軟件就能看到所需要查詢的報表信息。
生產報表查詢管理模塊實現(xiàn)的報表包括調度報表、質量報表、生產實時報表等具體形式,可根據企業(yè)的實際情況進行制作。
調度報表:調度報表是對企業(yè)現(xiàn)有調度報表的自動化升級,包括日報、月報、季報、年報等多種形式,可以針對企業(yè)的實際情況進行制作。
生產過程統(tǒng)計報表:實現(xiàn)主要產品產量完成情況,中間產品成品的庫存情況等報表,幫助生產管理人員、統(tǒng)計人員實現(xiàn)在線統(tǒng)計分析工作,提高統(tǒng)計速度和精度,降低工作強度,減少統(tǒng)計誤差。
生產實時報表:生產實時報表將生產實時信息以報表形式進行展示,便于生產調度管理人員的實時查看。

 

6、 FSmartWorx平臺

力控工業(yè)云端可視化FSmartWorx是款基于 軟件即服務的(SAAS) 理念,以模塊化、服務化為基礎,以微前端模式為框架,可依托公有云、私有云、本地化等手段部害,具備自由開發(fā),靈活擴展,開放式軟件協(xié)作平臺,擁有數(shù)據采集、 遠程控制、實時監(jiān)控、數(shù)據分析、策略優(yōu)化等核心功能。平臺采用Javascript方式使其具備強大的擴展性,靈活性同時為了降低使用難度,提高易用性,采用拖拽式(WYSIWYG)設計,只需通過簡單配置,就可輕松實現(xiàn)個性化應用,與此同時先進響應式設計,也可保證用戶應用輕松適配各種終端,加之混合應用打包,從底層機制原理上徹底統(tǒng)CIS、B/S模式,真正做到Write once Run Anywhere -次編寫 ,隨處運行)。

 

7、 移動端應用

隨著WEB技術發(fā)展越來越迅速, HTML5的到來更是把WEB技術推向了巔峰,目前HTML5技術已經日趨成熟, HTML5更是在移動終端上已有廣泛的應用,HTML5是最新一代的HTML標準,它不僅擁有HTML中所有的特性,而且增加了許多實用的特性,如視頻、音頻、畫布(canvas)等,本次項目中移動端應用均采用以HTML5標準的界面發(fā)布模式,在移動端利用瀏覽器或APP即可快捷訪問數(shù)據。
本次應用方面須滿足跨平臺的工藝流程畫面可視化集成方案,可將生產監(jiān)控系統(tǒng)的工藝流程以多種方式進行Web發(fā)布與集成,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矢量圖形、FLEX等多媒體方式的Web發(fā)布與集成

 

應用總結

綜合自動化平臺的建設采用當前先進成熟的技術,采用平臺化的建設思想,系統(tǒng)間聯(lián)動能根據業(yè)務需求實現(xiàn)靈活組合配置;通過生產過程的遠程控制、集中控制和自動控制手段,改善工人作業(yè)環(huán)境、減輕工人勞動強度,實現(xiàn)礦井的高產、高效。綜合自動化平臺基于以太網,采用統(tǒng)一標準的數(shù)據接口(如 PLC 通訊接口)、標準開放的協(xié)議(如 OPC、ODBC 等接口協(xié)議)采集各系統(tǒng)數(shù)據,保證采集數(shù)據的實時性、準確性;平臺形成統(tǒng)一數(shù)據標準、統(tǒng)一數(shù)據協(xié)議、統(tǒng)一數(shù)據格式。綜合自動化平臺采用 C/S 與 B/S 相結合的模式,遠控控制采用 C/S 架構,瀏覽采用B/S 架構,預留支持移動監(jiān)管接口;各軟件需支持服務器虛擬化技術。

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