（计算机应用技术专业论文）选煤厂集中控制系统的研究与设计.pdf

摘要 摘要 在当今科技和经济快速发展的大背景下，我国选煤行业的网络信息化和自动 化技术也得到了快速发展，但从总体方面来说，与一些发达国家相比还有一定的 差距。主要表现在信息化的发展很不平衡这一方面。多数企业内部普遍重视生产 的自动控制系统和安全的监控系统，而轻视信息管理系统。造成这方面的原因是 多方面的，但最主要的原因是，我国选煤行业自动化过程时间短，对信息化的认 识还不够。 如今，随着我国大学教育的普及，计算机教育得到了快速的发展。既懂选煤 又熟练计算机，既具有企业管理经验，又懂电子信息技术的复合型人才出类拔萃， 层出不穷。在加之网络技术的应用已比较普遍，我国软件行业的快速成长和管理 软件的同趋成熟，也为企业信息化创造条件。 在这种情况下，我国的选煤行业必须进行信息化改革，只有这样才能在激烈 的国际竞争中处于领先地位。正是基于这种情况，本文选题的角度就是如何将我 们已经成熟计算机专业更好的和选煤结合。本文主要对选煤厂集中控制系统进行 了详细介绍，以数据的传递为线索，详细介绍了底层控制系统，监控系统和上层 的信息管理系统之间的关系。并且对信息管理系统处理实时数据进行了详细的介 绍。 图3 5 表2 参3 9 关键词：集中控制；就地控制；信息管理系统；控制系统；监控系统 分类号：( 1 2 ) ； 安徽理r 人学硕十学位论文 a b s 仃a c t t o d a y , n e t w o r k i n f o r m a t i o na n da u t o m a t i o n t e c h n o l o g y h a sb e e n r a p i d d e v e l o p m e n ti nc o a li n d u s t r ya r e ao f0 1 1 1 c o u n t r ya tt h eb a c k g r o u n do ft h et e c h n o l o g y a n de c o n o m i c sr a p i dd e v e l o p m e n t ，b u ti ng e n e r a lt e r m s ，w eh a v eac e r t a i ng a pw i t h s o m ed e v e l o p e dc o u n t r i e s m a i n l ym a n i f e s t e di nt h ed e v e l o p m e n to fi n f o r m a t i o ni nt h i s a 陀ai sv e r yu n e v e n t h em a j o r i t yo fe n t e r p r i s e sh a v eg e n e r a li m p o r t a n c et ot h e p r o d u c t i o no fa u t o m a t i cc o n t r o ls y s t e m sa n ds a f e t ym o n i t o r i n gs y s t e m ，a n dn e g l e c t s t h ei n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e mw h i c hw e r ec a u s e di nt h i sr e g a r da r em a n y r e a s o n s ，b u tt h em a i nr e a s o ni st h a tc h i n a sc o a li n d u s t r ya u t o m a t i o no ft h ep r o c e s s t i m ei ss h o r t , r e c o g n i z a t i o nf o rt h ei n f o r m a t i o n i z a t i o ni sn o te n o u g h t o d a y , o u rc o u n t r ya r ev e r yp o p u l a r 、i t l lu n i v e r s i t ye d u c a t i o n , c o m p u t e r e d u c a t i o nh a sb e e nr a p i dd e v e l o p m e n t m a n ys t u d e n t s ，w h ok n o wc o a lp r e p a r a t i o na n d a l s os k i l l e dc o m p u t e r , n o to n l yh a st h eb u s i n e s sm a n a g e m e n te x p e r i e n c e ，b u ta l s ot o u n d e r s t a n de l e c t r o n i ci n f o r m a t i o ns k i l l s ，a r e e x c e l l e n c e ，e n d l e s s i na d d i t i o n , t h e a p p l i c a t i o no fn e t w o r kt e c h n o l o g yh a sb e e nm o r ec o m m o n ，t h eg r o w t ho fs o f t w a r e i n d u s t r yi sr a p i da n dm a n a g e m e n ts o r w a r ci si n c r e a s i n g l ys o p h i s t i c a t e di n0 1 1 1 c o u n t r y , w h i c ha 他a l s oc r e a t ec o n d i t i o n sf o re n t e r p r i s e si n f o r m a t i o n i z a t i o n u n d e rt h ec i r c u m s t a n c e s ，i n f o r m a t i o n i z a t i o nr e f o r i l lm u s tb ec a r r i e do u ti n0 1 1 1 c o u n t r y sc o a li n d u s t r ya r e a , w h i c hi st h eo n l yw a yt om a k eu sh a v eal e a d i n gp o s i t i o n i nt h ef i e r c ei n t e r n a t i o n a lc o m p e t i t i o n i ti sp r e c i s e l yb e c a u s eo ft h i ss i t u a t i o n , t h e p e r s p e c t i v e o ft h ea r t i c l et o p i c si sh o wt o i n t e g r a t e0 1 1 1 s o p h i s t i c a t e dc o m p u t e r p r o f e s s i o n a la n dct h ec o a lp r e p a r a t i o nb e t t e r t h i sp a p e rm a i n l yf o c u so nc o n t r o l s y s t e mo ft h ec o a lp r e p a r a t i o nw h i c hh a st h ec l u e so nt h et r a n s m i s s i o no fd a t at o i n t r o d u c et h er e l a t i o n s h i po ft h eu n d e r l y i n gc o n t r o ls y s t e m s ，m o n i t o r i n gs y s t e ma n d i n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e ma n dh a sad e t a i l e di n t r o d u c t i o na b o u ti n f o r m a t i o n m a n a g e m e n ts y s t e m s t od e a l 、i mr e a l t i m ed a t a f i g u r e3 5 t a b l e2r e f e r e n c e s3 9 k e y w o r d s ： c e n t r a l i z e dc o n t r o l ，l o 叫c o n t r o l ，i n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m ，c o n t r o ls y s t e m ，m o n i t o r i n gs y s t e m h 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方以外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 塞筮理王太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并 表示谢意。 学位论文作者签名：三奎k 日期：缝拿年j 月量日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解塞徼堡王太堂有保留、使用学位论文 的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于 塞邀理王太堂。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的 复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权安徽理工大学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采 用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位 论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：痞蔫孓签字日期：砷年月日 导师筝名：云l 泗诈签字日期：。罗年g 月移日 引言 引言1 3 9 i 我国煤炭工业技术和装备水平低、生产结构4 i 合理，技术改造及组织重组任 务繁重整体上，我国煤矿依然用人多、效率低。2 0 0 0 年，全国煤矿非机械化采煤 占6 0 以上，大中型矿井生产设备老化，小型矿井生产技术装备水平极低，煤矿 平均生产规模仅3 万吨。煤炭行业产业集中度过低：产量位居前4 家的煤炭企业， 市场占有率仅为9 。由于技术装备落后。矿井防灾抗灾能力很差，煤矿安全事 故居高不下，重大、特大事故频繁发生。值得提出的是，由于管理手段、环节配 套等原因，现有技术装备也没有充分发挥其应有的效能。 近年来，世界煤炭工业继续向大型、高效方向发展：一是通过重组兼并或联 合，企业向大型化、集团化发展跨行业、跨地区、跨国经营趋势明显，市场竞 争力极强。在国外主要产煤国家中，前三、四家煤炭企业市场占有率总和都在4 0 以上。美国、德国、英国、澳大利亚等国家的煤炭公司，通过合并或股份购买等 方式，实现了跨国经营。主要石油跨国公司拥有煤矿股份，发展煤、路、港、航、 电、化工等综合经营，企业迅速发展壮大。二是通过技术改造，实现了集中高效 生产。德国矿井平均生产规模达到2 8 0 力吨，波兰2 0 0 万吨，英国1 8 0 万吨。高 新技术的应用改变了煤炭工业的面貌，发达国家在实现煤炭生产工艺综合机械化 的基础上，向遥控和自动化发展，煤炭工业由劳动密集型向资本及技术密集型转 化。我国与世界主要产煤国家的在信息化、自动化生产工艺、信息基础设施建设、 企业信息网络规模和管理模式、信息人才和等方面差距很大。信息化、自动化生 产工艺表征生产力水平；企业信息网络规模和管理模式、信息人才表征管理水平， 是企业资源优化配置的基础；信息基础设施建设决定市场竞争力。缩小与国外同 类企业的差距必须从这三个方面着力。 煤炭行业信息化在国内工业行业中居中下水平，提升信息化水平任务艰巨、 难度极大就信息化的规模、深度、广度来看，煤炭行业的信息化工作存在不少的 困难和问题。由于行业经济低位运行使煤炭信息化工作受到了影响，呈现规模缩 小或停滞不前的趋势；不少单位和领导信息意识严重落后，没有把信息化建设提 升到涵盖全局的战略举措的高度来认识，没有吧推动信息化同企业深化改革，进 行结构调整、实现企业优化升级有机的联系起来。缺乏总体战略规划和实施计划， 组织机构建设不到，资金投入严重不足，优秀人才流失严重，研发人员奇缺，从 根本上制约着信息化工作的开展；缺乏紧迫感，也是当前开展企业信息化工作的 一大障碍。 安徽理t 大学硕十学位论文 煤炭行业的信息化的发展极不平衡，表现在：一是企业内部对生产安全监测 监控、生产自动控制系统以及矿区通信专网等工程建设普遍比较重视，发展较快， 而企业管理信息化相对而言发展较慢；二是各企业之间差距很大，相当多的企业 信息化应用总体上还处于初级阶段，只有很少企业在安全生产、经营管理信息化 上有了长足的发展并能从中受益。 企业信息化有三个层面和发展阶段：一是工艺设计和生产过程的自动化；二 是利用计算机实现企业内部管理的系统化；三是利用因特网开展的电子商务。煤 炭企业信息化总体处在第二层面的初级推广阶段，还有不少企业处在第一层面上， 少数企业的第三层面的开发和应用阶段已经开始。即使已经进入第三个层面的煤 炭企业，工艺设计和生产过程自动化程度还不高，还需要进一步提升改造。 实施企业管理信息化是一场深刻的企业管理革命，是建立现代化企业制度必 须涵盖的主要内容，涉及观念、机构、流程、机制、习惯的改变及对传统管理模 式的冲击和企业内部利益的调整，实施过程十分艰辛。 企业信息化必须紧紧围绕企业的核心业务和主导流程来开展，与企业深化改 革和总体发展战略融合、实现技术创新、管理创新，建造企业的神经系统一信息 流，全面深化细化企业管理，对产品、资产、人员等进行结构性调整，实施组织 重组，再造企业的业务流程，提高企业竞争能力。 如今，网络技术的应用已比较普遍，我国软件行业的快速成长和管理软件的 日趋成熟，也为企业信息化创造条件。企业通过前几年财务电算化及办公自动化 的实施应用，信息技术的应用在企业起步较早，已经有了一定基础。不少企业搭 建了企业内部网络技术平台，建立了企业内部局域网，培养了一批具有企业管理 经验，懂电子信息技术的复合型人才。因此企业信息化建设已具备一定的基础和 条件。 2 1 绪论 1 绪论 1 1 国内外选煤厂网络化及自动化建设现伏 1 1 1 选煤厂生产自动化情况1 2 8 1 1 2 9 】 随着科技和经济的发展，我国选煤厂网络信息化和自动化技术进入新的发展 阶段，国内选煤厂集中控制、过程控制和信息管理方面取得了较大进步，但从总 体方面来说，与一些发达国家还有一定的差距。从发展的角度来看，由于设备技 术进步，目前集控系统中所采用的主要控制设备p l c 己经从简单的逻辑控制发展 为兼有逻辑控制、过程控制、浮点运算及数据处理功能的高性能产品，其技术性 能完全能满足选煤厂自动化系统的要求。 目前，我国新建的选煤厂中绝大部分都设置了集控系统，其配置标准视其建 厂时间及厂型规模有所不同。集控系统主要分为两个层面：第一个是p l c 控制层， 它包括p l c 本地站、远程站( 或分布站) 以及现场信息检测控制装置。其主要功能 为设备运行状态检测及控制。8 0 年代末建成的选煤厂集控系统主要采用集中型的 p l c ，虽然与继电器系统相比其功能和可靠性己经有了质的提高但还存在着电缆 用量大、线路长、信号传送距离远等问题。从9 0 年代后期起，集控系统设计中局 部采用带有远程控制功能或分布控制功能的p l c 产品，在这中控制系统中，p l c 的远程站或分布站设置在设备较为集中的配电室，节省了大量的控制电缆，并进 一步提高了系统的可靠性；第二个层面是工控机监控层。其主要功能是将p l c 采 集到的现场信息用人们容易理解和孥实的方式显示出来，将调度人员发布的操作 命令传送给p l c 执行。对现场设备出现的故障进行原因分析，并可打印故障报表。 至现在这样模式的生产自动控制系统仍是选煤厂集控改造和设计的主流。 但随着集散型控制系统在其它行业的广泛应用，在煤炭行业，煤科总院常州 自动化研究所最近推出了集散型控制系统的初步解决方案，但在实际中应用不多， 其中一个主要的原因是我国的检测水平没有跟上时代的发展，传感器无法很好的 反映现场的真实情况，具有通讯能力的智能型检测仪表在选煤厂应用就更少了。 国外选煤厂则广泛应用智能型检测仪表，检测精度高，利用集散型模式能很好的 将现场各种信息整合在一起，象美国北部的b e i l e y 矿选煤厂上呈现出全自动化“无 人 选煤厂的现象，处理能力达8 0 0 1 5 0 0t h 厂每班操作人员不超过3 人。 1 1 2 选煤厂网络信息化情况1 3 0 1 1 3 1 】 选煤厂的生产是一个复杂过程，选煤厂的管理具有高度的科学性和技术性， 3 安徽理工大学硕十学位论文 随竹社会主义市场经济的迅速发展，企业间的竞争同趋激烈，提高选煤厂的综合 经济效益和在市场竞争中的实力已成为选煤厂努力实现的目标，科学的现代化的 生产锊理水平是实现这一目标的唯一途径，建立选煤厂计算机管理信息系统是达 到这一途径的重要手段。选煤厂计算机管理信息系统的建立，可使生产经营管理 人员以科学的手段，合理组织生产。它可根据生产原煤的质量变化及用户需求， 优化产品方案，制定合理的产品结构和工艺流程，最大程度地提高企业的经济效 益；生产统计、运销管理和技术管理中的各种报表以及曲线可以由计算机自动完成； 通过建立管理信息系统局域网，并与其它计算机系统互联，形成广域计算机网络， 可实现对选煤厂管理信息的综合处理。 我国从9 0 年代开始，已有几十家选煤厂相继建立了选煤厂计算机管理信息系 统局域网，处于全国领先的平顶山选煤研究院的基于d o s 系统的p m 煤质选煤 计算机管理信息系统就己在十几家选煤厂得到推广应用，并且取得了良好的经 济效益。然而随着计算机硬件技术和软件环境的迅速发展及企业间信息处理量的 增多，企业的发展壮大，以往以d o s 为开发平台的软件在功能上己逐步受到限制， 用户对w i n d o w s 下的计算机管理信息系统需求的呼声越来越高。 随着近几年煤炭行业的好转和计算机技术的日新月异，我国选煤厂掀起了建 设选煤厂信息网络及管理信息系统的高潮，现在选煤厂开发的管理信息系统在技 术上都属于两层结构的c l i e n t s e r v e r 模式，典型的应用在安太堡选煤厂，潘一矿 选煤厂。有时客户端程序做成o g x 形式在浏览器里执行。本质上仍属于两层结构， 这样的系统维护起来很困难，三层结构的管理信息系统以其良好的可伸缩性、安 全性成为管理信息系统的主流，其在金融、电信行业已经取得了主导地位，但在 选煤行业没有得到应用本论文就要致力于这方面的研究。 1 2 选煤厂网络信息化及自动化的意义和作用1 1 4 】【1 5 1 在目前煤炭市场竞争激烈的情况下，选煤厂应当根据市场变化及时调整经营 策略、加强企业内部管理、突出销售市场管理和产品开发，因此建立企业内部局 域网并接入国际互联网，对于沟通生产、销售、管理等部门，实现信息共享提高 工作效率很有必要。 同时选煤厂生产是一个复杂的过程，生产流程复杂、管理环节多、数据的统 计、分析工作量大。实现数据采集、传递的快捷、准确，生产监测书籍的及时反 馈，成为现代化选煤厂的发展趋势。选煤厂管理系统的建立，可使生产经营管理 人员以科学的手段组织合理的生产。可以根据原煤性质的变化及用户需求，优化 产品方案、制定合理的产品结构和工艺流程，最低程度的提高企业的经济效益： 它可使生产统计、运销管理和技术管理中的各种报表以及曲线由计算机自动完成： 可通过建立的计算机局域网，并与矿、集团公司的计算机系统互连，形成广域计 4 l 绪论 算机网络。实现对选煤厂生产管理信息的综合处理。 过去在生产管理过程中，起生产管理中的数据处理、存储、交流、传递、反 馈一直是沿用人工手算、电话报送的模式，存在着信息处理速度慢、容易反馈滞 后、资料查询检索困难、信息不变共享等问题。如果内部建成信息高速通道，能 提高工作效益。本厂局域网与矿联网，可以及时、迅速、准确地将信息反馈给矿 领导，依据煤炭市场信息，正确决策、及时调整产品结构，以适应复杂多变的煤 炭市场，获取最大的经济效益。 就选煤厂如今的运行体制，以系统总体集成的思想，进行选煤厂网络信息化 和自动化建设能给选煤厂带来明显的经济效益和社会效益。 经济效益： 选煤厂自动化建设项目的实施，能使选煤厂扩大生产能力，保证产品质量， 提高精煤等级，降低产品成本。从而为国内外用户提供更多满意产品，博得用户 信赖，增强企业对市场的快速反应能力和应变能力。因而给企业带来了明显的经 济效益。 提高精煤合格率：增加检测手段，加强产品质量管理和质量跟踪，实现质量管 理、监督和监控的其本集成，生产用户满意的产品 提高精煤产率，优化生产工艺参数，提高分选效果，可提高精煤产率；加强产 品质量管理，提高精煤稳定率，从而提高精煤产率。 提高入洗原煤量，设备事故率降低，优化生产调度，减少开停时间，增加入 洗原煤量。减少材料消耗：优化生产调度，设备管理和维修科学化，减少设备事故 率，杜绝材料流失，节约材料消耗。 减低能耗，增加设备集控，优化生产作业计划，加强设备管理，降低事故率 减少设备空转时间和开停车次数。 减少器材库存：保证连续生产顺利进行，根据实际需求，合理确定库存上下限， 优化库存结构，可减少器材库存占用资金。 社会效益： 网络信息化建设及管理信息系统实施，推动了企业文化建设工作。为企业的 内部改革提供了新的契机。选煤厂管理信息系统实现。为选煤厂提供了新的管理 方法，为选煤厂走向国际化经营提供了必要的保证。 网络信息化建设及管理信息系统实施，促进了企业内部经营机制的转换和职 工思想观念的更新。主要业务人员进行专业的培训。使企业的各个业务部门工作 在统一的网络平台上，实现了企业管理效益整体优化。 网络信息化建设及管理信息系统实施，可以是企业领导人快速的、正确的掌 握企业内部信息和外部信息，借助于科学管理手段，提高经营决策水平，提高企 5 安徽理。i ：人学硕士学位论文 业知名度，改变企业形象，保证企, i k ? r 市场竞争中立于不败之地。 网络信息化建设及管理信息系统实施，促进了企业素质和企业文化的全面提 高，增强企业凝聚力，培养出一支掌摊科学理论和技术的人才，是企业发展的根 本保证。 网络信息化建设及管理信息系统实施，为选煤行业适应信息化时代要求。 现在正是我国选煤厂的网络信息化建设的黄金时期，很多选煤厂都通过光纤 和矿务局网络互联，再通过矿务局连至因特网。但这种连网只是单向的，选煤 厂没有建立自己的网站，选煤厂可以访问外面的信息，但是外界无法通过因特网 访问选煤厂的信息，没有用好因特网这样一先进的平台来宣传自己，提高企业的 形象，现在全国在因特网只能搜索到七台河市桃山选煤厂的信息。在关国，选煤 厂的因特网建设己经相当成熟，我们现在可以通过因特网看到他们的选煤厂产品， 可以发送订单，能看到他们选煤厂的最新动态，这为下一代商业革命一电子商务 奠定了孥实的基础。 1 3 关于本论文 1 3 1 论文的提出 选煤厂网络信息化及自动化建设是一个长期的过程，其实现不仅仅是由选煤 厂本身决定的，它需要根据计算机技术、网络技术、通讯技术、控制技术的发展 而发展。如果把选煤厂当作是一个“制造 煤炭的企业，选煤厂信息化及自动化 建设就是企业的计算机集成制造系统( c i m s ) 系统建设。c i m s 是利用计算机技术， 将企业的生产、经营、管理、计划、产品设计、加工制造、销售及服务等环节和 人力、财力、设备等生产要素集成起来，进行统一控制，求得生产活动最优化的 思想方法。c i m s 一般由集成工程设计系统、集成管理信息系统、生产过程实时 信息系统、柔性制造工程系统及数据库、通讯网络等组成，学科跨度大，技术综 合性强，它跨越与覆盖了制造技术、信息技术、自动化及计算机技术、系统工程 科学、管理和组织科学等学科与专业。 1 3 2 论文的内容 6 1 绪论 整个的企业信息系统功能模型及其层次结构如下图所示： 图1 企业信息系统功能模型及层次结构 f i g l e n t e r p r i s ei n f o r m a t i o ns y s t e mf u n c t i o n a lm o d e la n dt h eh i e r a r c h i c a ls t r u c t u r e 其顶层为管理层，底层为现场控制层，中间层监控层。各功能模块在计算机 网络和数据库支持下运行。管理系统对厂级、车间、科室的业务信息实现集成管 理，并按照决策系统的指令形成逻辑策略。监控系统实现过程优化、统计控制、 故障诊断等功能。现场直接控制系统则完成生产过程的检测。 下面为拓扑结构图 图2 选煤厂集中控制系统拓扑图 f i 9 2 c e n t r a l i z e dc o n t r o ls y s t e mt o p o l o g yo f c o a lp r e p a r a t i o np l a n t 7 安徽理jl ：人学硕士学位论文 监控层：现场控制层将来自现场一线的信息送往控制室，置入实时数槲库，进 行高等控制与优化计算、集中显示，这是网络中自动化系统的过程监控层，它通 常可由以太同等传送速度较快的网段组成。各种现场总线网段均可通过通信控制 器或p l c 接口卡与过程监控层交换数据。 控制层：控制系统由p l c 和底层硬件组成。p l c 通过程序对设备进行控制同 时对相关数据进行采集。并把采集到的数据送入监控系统。保存到组念软件的数 据库中。 管理层：工厂的生产调度、计划、销售、库存、财务、人事等构成了企业信 息的管理层，它是工厂局域网络的上层，一般由关系数据库收集整理这些来自各 部门的各类信息并进行综合处理。通常可由以太网、t o p 等局域网段组成。企业 局域网可通过多种途径，与来自外界互连网络的市场信息等实现数据共享。 要实现上述选煤厂的c i m s 系统，不是一朝一夕所能完成的，要实现这个目 标，还需要很长的时间，其中不但涉及选煤厂经营者对c i m s 系统的认识，选煤 厂的人力则力，而且还涉及我国选煤厂运行经营的机制等许多问题。现阶段我国 的选煤厂网络信息化及自动化建设实际中，大多数是将这整个系统分开的，选煤 厂网络信息化及自动化系统大体上可以分为三个子系统： ( 1 ) 连接因特网系统。 ( 2 ) 选煤厂局域网系统，在其上运行着选煤厂的管理信息系统。 ( 3 ) 选煤厂生产自动控制系统。 选煤厂局域网系统和其上的管理信息系统，我国的许多选煤厂都在建设或已 经建设好了，选煤厂的计算机网络信息化建设大多数由计算机软件公司做的。 选煤厂在设计时就有自己的生产自动控制系统，但随着时间的推移。大多数 选煤厂都要改造自己的生产自动控制系统，将现阶段最新的技术应用到自己的企 业，提高自己的生产效益。 连接因特网系统我国的选煤厂基本还属于起步阶段，大多数选煤厂连因特网 只是单向连通的，选煤厂可以访问别人的信息，不能发布选煤厂的产品信息，无 法利用i n t e r n e t 这样一个先进的平台来宣传自己，提高企业的影响和知名度，别 人不能看到选煤厂的信息，没有自己的网站。 1 3 3 研究的内容及特点 本论文将介绍各种前沿技术在选煤厂网络信息化及自动化建设中的应用，同 时兼顾选煤厂本身实际情况和建设项目实施的经济。选择合适的实现技术和方 法，给出现阶段选煤厂网络信息化及自动化建设的框架。具体说本论文的特点： 8 1 绪论 本论文以数据的传递过程为主线，通过三层结构来说明数据是如何采集的， 下面是数据传递的过程图。 过程硬件 图3 数据传递过程图 f i 9 3 d a t at r a n s f e rp r o c e s sm a p 控制系统：主要是选煤厂的启车，停车系统包括两部分，硬件设计部分和软 件设计部分。 监控系统：主要是介绍了监控系统界面的设计，数据库的设计以及监控系统 与管理系统和控制系统的连接。 管理系统：主要介绍了系统的表示层，控制层的设计，数据库的设计。重点 介绍了关系数据库和过程数据库之间的数据的传递。 网络系统，主要介绍了网络系统需求，拓扑结构，及网络选型，硬件选型。 最后对布线，网络安全都有介绍。 1 4 本章小结 本章主要介绍了选煤厂自动控制系统国内外背景，从整个背景出发介绍了 选煤厂自动控制系统的大体结构，从而得到结论：本论文分为四部分，控制系统， 监控系统，管理系统和网络系统。并且对这四部分内容作了简单的介绍。本章最 后对论文的特点做了描述，本论文以选煤厂整个数据的传递过程为主线，以选煤 厂为背景，以各个系统为载体，给人以耳目一新，豁然开朗的感觉。 9 安徽理工人学硕十学位论文 2 网络系统 当今时代是知识飞速膨胀的时代新的计算机网络通信技术层出不穷。面对这 复杂的网络通信体系，技术人员如何按照客户的需求进行技术集成? 从应用上来说， 以选煤厂来说，要构建一个适合于选煤厂的网络体系，在众多所选的设备性能和功 能上的差异，如何选设备? 面对这选煤厂中如：视频监控系统，电话监控系统等众多 子系统又该如何集成? 计算机的网络系统可以说是整个选煤厂自动控制的骨架，它 关系着整个选煤厂控制系统的成败。 2 1 网络系统集成的介绍 网络系统集成的过程，是为实现某一应用目标而进行的基于计算机、网络、 服务器、操作系统和数据库等的大中型应用信息系统的过程，是针对某种应用目 标而提出的全面解决方案的实施过程，是各种产品设备进行有机组合的过程。该 过程可以包括技术咨询、方案设计、设备选型、网络建设、软硬件系统配置、应 用软件开发以及售后服务、维护支持和培训等一系列活动。其体系结构如图所示： 用户界面( c s ，b s ，g u t 等) 网络应用系统 网 络 应用基础平台( 数据库，网络管理平台，开发：l 具等) 安 全 计算机网络平台( 网络传输基础设施，通信设备，网络服务器等) 平 厶 口 环境支持平台( 机房，电源等) 图4 网络体系结构图 f i 9 4n e t w o r ka r c h i t e c t u r ed i a g r a m 系统集成的设计原则：l l j ( 1 ) 可靠性原则： 相对其他用途的网络系统而言，选煤厂计算机网络系统可靠性的要求较高。 在工厂的生产与管理中，计算机网络起着重要作用，其可靠程度直接影响到生产 的正常进行，必须予以高度重视。 ( 2 ) 实用性原则： 网络系统是为满足生产经营过程的监视、控制、管理、调度、决策需要而设 置的，满足选煤厂生产经营实际需要是设计的基本出发点，网络系统的设计应以 需求分析作为设计基础，如网络的节点数、节点的地理位置分布；网络的信息量、 运行速率、传输能力；以及网络建成之后改建的可扩充性，如网络节点增加、网段 1 0 2 网络系统 扩展等。 ( 3 ) 开放性原则： 网络系统的开放性关系到网络系统内不同f j 段i l j 互连，企业内部网络与外界 网络互连的可实现性。随着计算机及其网络系统应j l j 的飞速发展与普及，企业与 国内外其他企业、市场上级主管部门的联系会不断增多，所需信息量和信息的覆 盖领域会进一步扩大，网络互连的需求会不断加深，因此，应选择开放性好、连 网方便的网络系统。 ( 4 ) 先进性原则： 处于当今信息社会计算机及其网络技术的发展速度是相当迅速的。应尽量选 择技术水平高、有发展前途、短期内不会被淘汰的网络系统。尽量采用国际标准， 采用主流技术。当然，作为实用工业网络，也应充分考虑到技术的成熟性。 ( 5 ) 软件资源丰富性原则： 在网络系统的产品选型时，还应考虑到所选系统是否具备丰富的软件资源支 持，特别是需要功能强、性能好的网络管理软件的支持，以便于今后网络系统的 运行、管理与维护。 ( 6 ) 经济性原则： 网络系统设计像任何一项工程设计那样，必须考虑到投资的合理性，如系统 的性能价格比、投入产出比、企业的经济承受能力等因素。在计算机、网络设备、 系统软件的产品选型与购置方面，在充分考虑上述可靠、实用、开放、先进性等 因素基础上，尽可能节省投资。 2 2 网络设计需求【2 】 需求分析的目的是从实际出发，通过现场实际调研，收集第一手资料，取得对 整个工程的总体认识，为系统总体规划设计打下基础。 1 网络用户调查 就是和用户交流用户并不从技术角度描述需求，但可以把用户需求归纳为 以下几个方面。 网络延迟和可预测响应时间：比如基于事务应用的系统( 如火车售票系统) 中， 信息检索和可预测响应时间是很重要的参数。 可靠性何用性：即系统不停机运行。 伸缩性：网络能否适应用户不断增长的需求。 高安全性：保护用户信息和资源的完整性包括数据备份，灾难恢复等。 2 应用调查： 用户建网是为了应用，不同行业有不同的应用要求应用调查就是为了弄清 安徽理。i ：人学硕士学位论文 用户建网的真正目的。一般应用，从单位o a 系统，人士档案，工资管理到企业m i s 系统，电子档案系统，e r p 系统，从文件资源共享到i n t r a n e t i n t e m a t e 信息服务和专用 服务，从单一a s c i i 数据流到音频视频多媒体流传输应用等。只有对用户的实际需 求进行细致调查，并从中得到用户应用类型，数据量大小，数据的重要程度，网络应用 的安全性及可靠性，实时性等要求，才能据此设计出切合用户实际需求的网络系统。 3 地理布局勘测 对建网单位的地理环境和人文布局进行实地勘测是确定网络规模，网络 拓扑结构，综合布线系统设计与施工技术等工作不可或缺的环节。 ( 1 ) 用户数量及位置：是网络规模和拓扑结构的决定因素。 对于楼宇内部局域网，应该统计各层每个房间有多少个信息点，所属那些 部门，网络中心机房( 网络设备间) 在什么位置对于整个区域网( 如选煤厂整个区域) ， 则重点应放在各个建筑物的总信息点数即可，布线阶段再进行详细的室内信息点 数分析。 ( 2 ) 建筑群调查 建筑群调查包括建筑物的位置分布，估计建筑物内和建筑物之间的最大 距离，以及建筑物中心点( 设备间) 与网络中心所在建筑物之间的距离，中间有无马 路，现成的电缆沟，电线杆等。将其作为网络整体拓扑结构，骨干网络布局，尤其是综 合布线系统需求分析与设计的最直接依据。 ( 3 ) 在建筑物局部，最好找到建筑物的图纸，绘制分层图。以便确定网络局部 的拓扑结构和室内布线系统走向和布局，以及采用什么样的传输介质。 2 3 网络拓扑结构及网络的设计 2 1 网络拓扑结构的设计是网络逻辑设计的第一步，它对整个网络的性能起着至 关重要的作用它不仅与地理环境，所选设备等有关，同时还必须考虑网络的规模，网 络的体系结构，所采用的体系结构等。 1 拓扑结构的设计原则： ( 1 ) 可扩展性：网络可模块化增长不会遇到问题。 ( 2 ) 简单性：通过将网络分成许多小单元，降低网络的复杂性，使故障更容易排 查。 ( 3 ) 设计灵活性：使网络容易升级到最新的技术，升级到任意的网络层次不会对 其它网络构成影响。 ( 4 ) 可管理性：层次结构使单个设备配置的复杂性大大降低，更易管理。 2 拓扑结构的分层 1 2 2 网络系统 计算机局域网区域网多采用星形树形结构或其变种。一个规模较大的网络通 图5 网络3 层结构图 f i 9 5t h r e el a y e r sn e t w o r ks t r u c t u r e 主干网又称为核心网，用以连接服务器集群，建筑物管理间到网络中心；连接到 信息点的网络设备成为接入层；中间层成为分布层。 分层规划的好处是可以有效的将全局问题分解考虑同时还有助于分配和规划 带宽。 2 4 通信子网的设计 ( 1 ) 核心层设计 主干网技术的选择，要根据需求分析的地理距离，信息流量和数据负载的轻重 而定一般而言，主干网一般用来连接建筑群和服务器群，可能会容纳网络上 4 0 - 6 0 的信息流，是网络大动脉主干网一般采用光缆作为传输介质主干网络技 术主要从易用性，先进性，可扩展性的角度考虑，采用千兆以太网是目前的通用做 法。 主干网的焦点是核心交换机( 或路由器) 如果考虑安全性且经费允许，主干网 可以采用双树型结构。 ( 2 ) 分布层接入层设计 分布层是存在于否取决于外围网络采用的扩充方式当建筑物内部信息点较 多超出一台交换机所