GEFANUCPLC煤矿井下泵房无人值守控制系统应用———GEFANUCPLC煤

一、系统背景
  煤矿井下泵房排水系统承担着排出井下部分涌水的重要任务，是保证矿井安全生产的关键环节。排水系统各种设备能否安全、可靠、有效的运行，关系到整个矿井的生产与安全。而传统的矿井排水方式普遍使用人工手动控制，存在能耗大、效率低、生产成本高的缺点。为了改变传统控制方式的缺点，我公司结合煤矿行业中对于井下排水系统的实际需求，结合GE FANUC智能平台控制和计算机技术，开发研制了“井下泵房无人值守系统”，可以完全实现矿井排水自动化控制和地面远程监控。能够有效的提高水泵有效利用率，减少看护人员、延长水泵电机使用寿命，减少事故停机时间，提高排水能力。从而大大提高井下作业的安全生产系数、降低生产成本。
   
  二、系统功能
  1.自动采集、显示水仓水位及水泵的各种运行参数（主排水管路流量、水泵排水压力、电流、电压、开停状态、有功功率、无功功率、有功电量、无功电量、功率因数、轴温）。
  2.水泵控制系统具有遥控、就地自动、就地手动等多种工作方式。遥控自动方式可由地面自动化控制室监测水泵运行参数和控制开停；
  3.就地自动方式则根据水仓水位情况自动控制水泵、电动闸阀以及电磁阀等设备运行；就地手动控制是通过现场排水控制装置，人工控制水泵、电动闸阀以及电磁阀等设备。
  4.故障时能及时发出报警信号，并根据故障类型自动停泵。
  5.系统可与全矿井综合自动化系统连接、通讯，能够把水泵房的参数上传到地面自动化控制室。
  6.通过井下以太网环网交换机，进行数据传输。
  7.根据所监测的水位信号，可设定出低水位、高水位和上限水位信号。低水位时停泵；高水位时2台泵运行；上限水位时3台水泵同时运行，本系统适用3台泵及以上。
  8.每台水泵可设置“远控自动运行”、 “就地自动运行”、“就地手动运行”、“检修”四种工作方式。
  9.水泵运行方式自动控制功能：
  10.数据显示及数据记录以及故障保证功能
   
  三、系统架构
  整个系统由数据采集与检测、现场监测与控制、远端监控指挥三部分组成。
  1.数据采集与检测。数据采集由智能模块完成，模块检测传感器状态，并将数据通过通讯模块传送至控制计算机。
  2.现场监测与控制。现场监测与控制部分由GE FANUC PLC可编程控制器、Proficy统一平台管理控制软件、手动集中操作面板组成。工业控制计算机和ProficyHMI/SCADA iFIX管理控制软件组成自动监控系统，负责将模块传输来的数据整理分析，根据控制策略做出决策，并将数据记录存储。手动集中操作面板与自动监控系统平行实现控制功能。
  3.远端监控指挥。远端监控指挥部分由计算机、管理软件、网络传输部分组成，通过计算机网络，同步显示现场工况。远端监控具有开放的接口，可以扩展功能或接入其他系统。
   
  四、系统配置
  
  1.      GE FANUC Versamax PLC硬件配置
  
  IC200CPUE05 VersaMax PLC CPU  128K 可组态用户内存， 10MBIT 以太网端口                                          
  IC200PWR001 24 VDC 电源供电                                       
  IC200MDL650   DI模块：24VDC，正逻辑，32点
  IC200MDL742   DO模块：24 VDC ， 正逻辑，每点0.5 A 带ESCP，32 点
  IC200MDL743   DO模块：5/12/ 24 VDC ， 负逻辑，每点0.5 A（ 一组16 点），16 点
  IC200ALG263   AI模块:15 位电压，15 通道
  IC200ALG264   AI模块:15 位电流，15 通道
  IC200MDL930   DO模块：继电器每点2.0 A隔离Form A，8 点
  IC200MDL940   DO模块：继电器每点2.0 A 隔离Form A，16 点
  IC200ALG620   AI模块: 16 位RTD，4 通道
   
  2.      Proficy HMI/SCADA iFIX 4.5中文版－－国际标准化组态软件
  
  iFIX是全球最领先的HMI/SCADA自动化监控组态软件，已有超过300，000套以上的软件在全球运行。世界上许多最成功的制造商都依靠 GE Fanuc的iFIX软件来全面监控和分布管理全厂范围的生产数据。在包括冶金、电力、石油化工、制药、生物技术、包装、食品饮料、石油天然气等各种工业应用当中，iFIX 独树一帜地集强大功能、安全性、通用性和易用性于一身，使之成为任何生产环境下全面的HMI/SCADA解决方案。利用iFIX各种领先的专利技术，可以帮助企业制定出更快、更有效的商业及生产决策，以使企业具有更强的竞争力。
   
  3.      HMI人机接口系统
   
  本控制系统的HMI由两台操作员工作站构成，各自独立地对整个系统进行监控。两台操作员工作站均可独立完成正常生产所需的监控及操作，以便于任意一台出现故障时，不影响生产。HMI系统采用基于Microsoft Windows 2000 的Proficy统一平台软件编制。通过各种串行的、网络的通讯方式采集控制器中的资料，并利用计算机的强大图形功能动态地显示生产资料。
   
  4.      通讯网络
   
  采用快速工业以太网冗余交换机和VersaMax I/O自动化控制系统建立通讯网络。交换机6电2光接口，2套组成环网，因此一条光路设备出现故障，并不影响整个系统的通讯。
   
  五、设备简介
  
  1. GE FANUC Versamax PLC
  VersaMax 具有革命性的模块化结构，结合了强动力和多样性以提供在一个紧凑的控制方式中的良好表现。VersaMax 系列产品可以作为 I/O使用，如可编程逻辑控制器，或作为多达 4096个 I/O 的子站。它具有模块化的结构，直观及无可比拟的易用性，为机械制造者及最终用户节省了时间和金钱。
  VersaMax 是第一代使用独特的 SixSigma设计流程创造的 GE Fanuc 控制产品。Six Sigma 兼具了全球性研发成果和发展技术、大量用户需求分析、以及严格的质量控制规范。VersaMax I/O 和控制产品系列具有以下特点：广泛的 I/O 模式、端子、电源模块和网络接口单元选择，这些大大增强了控制性能。
  1、处理器的选择范围
       Up to 64KB of Configurable User Memory
       Up to 4096 I/O
  2、各种各样通讯选项
       CPU内置两个串行通讯口
       CPUE05还内置了以太网接口
       现场总线通讯模块：DeviceNet ．ｍａｓｔｅｒand Slave)，Profibus (Slave Only)，AS-I ．ｍａｓｔｅｒOnly)
  3、灵活的安装
       模块化底板
       多种端子排底座可选:Box, Barrier, & Spring Style Terminals,High Density Connector
       模块安装不需要任何工具
       支持I/O模块热插拔
       自动配置或者软件配置I/O模块
   
  2.  Proficy HMI/SCADA iFIX 4.5中文版－iFIX：功能强大的监控软件
  GE Fanuc 的iFIX是世界领先的工业自动化软件解决方案，提供了生产操作的过程可视化、数据采集和数据监控。iFIX可以帮助您精确地监视、控制生产过程，并优化生产设备和企业资源管理。它能够对生产事件快速反映，减少原材料消耗，提高生产率，从而加快产品对市场的反应速度，提高用户收益。
   
  过程处理及监控解决方案中的一员
  iFIX是GE Fanuc过程处理及监控产品中的一个核心组件。它可以为准确开放安全的数据采集及管理企业级的生产过程提供一整套的解决方案。
  iFIX是为过程管理度身定造的解决方案。它为水及污水处理、石油天然气，特别是那些需要符合FDA 21 CFR Part 11标准的相关工业应用提供了强大功能。
   
  iFIX特性
  易于扩展和集成
  由于运用了直观的图形工具，iFIX的用户可以快速上手，简单快捷地为他们的生产过程创建高性能的过程窗口。无论是简单的单机人机界面 (HMI)，还是复杂的多节点、多现场的数据采集和控制系统(SCADA)，iFIX都可以方便地满足各种应用类型和应用规模的需要。iFIX灵活的系统结构意味着：iFIX不但可以满足当前系统应用的需要，还可以在将来需要的时候随时方便地扩展系统规模。
   
  分布式网络结构
  iFIX提供真正的分布式、客户/服务器结构，为系统提供最大的可扩展性。无论是 Server和 Client 功能运行在单一计算机，实现简单的单机人机界面 (HMI)，还是网络复杂的分布式多Server和多Client数据采集和控制系统，iFIX都可以保证优异的性能。
   
  HMI/SCADA服务器
      iFIX server直接连接到物理I/O点，并维护过程数据库。过程数据库中有多种功能块可供选择，包括：模拟量、数字量输入输出块、计算块、报警块、累计块、计时器块、连续控制块、统计块及SQL功能块等。Intellution客户端应用包括：实时动态画面、趋势、报表、批次控制、MES等。
   
  iClient
  iClient是GE Fanuc 标准的客户端软件，它作为传统的客户端安装在iFIX客户节点上。通过在View节点设置适当的客户端权限，用户可以访问到网络中任意SCADA Server中的数据。实时动态画面、趋势显示、报表等应用都运行在iClient上。而且在网络中各个View节点上都能进行开发工作，包括开发画面、构造SCADA Server中的数据库。
   
  iClientTS
  iClientTS是具有iClient功能的 Internet 瘦客户端方案，它使用了微软的Windows 2000终端服务 (Terminal Server) 技术。利用iClient技术，ActiveX控件及VBA和第三方的应用，iClientTS可以连接到网络中任意SCADA Server并读取数据。
   
  iWebServer
  iWebServer是GE Fanuc 另外一种Internet瘦客户端解决方案。使用iWebServer将iFIX画面转换成HTML文件，并通过Web服务器发布。客户端使用标准Web浏览器就能看到SCADA Server上实时动态数据。
   
  iFIX系统结构的优点
  iFIX分布式、客户/服务器结构包括了可灵活构造的服务器 (SCADA Server) 和客户端 (iCIient、iCIientTS和iWebServer) 。然而对用户来说iFIX却是一个集成的完整系统，每台计算机有自己的节点名，每个数据项都有自己的点名。iFIX网络中数据的读取都通过标识SCADA Server节点名、数据点名及数据域（如CV表示当前值）来识别。
   
  六、系统优势
  
  1.         无需人为干预，由下位机自动控制，根据水位自动启、停水泵，自动实现水泵的轮换工作，做出合理调度；
  2.         本系统保留了设备原先手动控制方式，手动控制具有优先控制权，保证了即使系统出现故障，也可以在手动控制下实现水泵的正常工作；
  3.         系统的实时性好，对各设备的运行工况能够实时监测、实时控制；
  4.         可以随时查询、打印实时趋势及任意时间段的历史趋势；
  5.         人机界面显示的内容丰富、形象、直观，操作简单、易懂；
  6.         软件中嵌入了大量的控制策略，可以根据实际情况做出不同的决策，大大提高了系统的自动化程度和智能程度；
  7.         根据不同时期的具体情况，可以对软件的运行参数进行调整，以适应复杂的情况，提高了系统的适应性；
  8.         系统能够进行远距离监控，并可无限扩展；