CN220586310U - 一种矿山井下辅助系统设备远程集控系统网络架构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于矿山监控系统技术领域，具体涉及一种矿山井下辅助系统设备远程集控系统网络架构。具体技术方案为：包括人机交互网络、信息传输网络和核心控制层网络；所述人机交互网络用于人员与控制系统进行信息交互，对多个设备进行远程监控及相关信息管理；所述信息传输网络用于将人机交互网络与核心控制网络连接，传输系统信息；所述核心控制层网络用于各机站控制PLC与现场操作面板和变频器的数据交换。通过该网络架构能够在远程实现对井下或地表分散的排水泵站、风机站、空压机站或供水泵站等辅助系统一次设备的监视、测量、控制、记录和报警等功能，操作简单，运行可靠，系统自动化、智能化程度高。
Description
技术领域
本实用新型属于矿山监控设备技术领域，具体涉及一种矿山井下辅助系统设备远程集控系统网络架构。
背景技术
大型坑采矿山由于建矿时间长，受历史技术条件限制，井下排水系统、通风系统和供风系统等辅助系统具有设备数量多，安装位置分散，涉及多个区域，包括分段、中段、主斜坡道和地表，间距较远，且建设时间跨度大，系统技术水平层次不齐，自动化、信息化程度较低。且存在系统检测手段不完善，系统电压、电流、设备温度、振动等关键技术参数没有实现在线监测，只能依靠各系统现场值守人员现场操作设备和定时巡检获得，控制系统故障率高，岗位操作人员需求多，劳动生产率低。
近年来随着自动化、信息化、网络化和计算机技术的迅速发展和日益成熟，机械化、自动化、信息化、智能化与实体经济制造业深度融合，推动数字化、智能化矿山的发展，已经成为矿山企业减员增效、降本提质的有效技术途径。井下排水系统、通风系统和供风系统等辅助系统作为矿山装备系统的重要组成部分，是制约矿山生产能力和劳动生产率逐步提升的主要“瓶颈”之一，直接关系到矿区的安全、稳定、有序和高效生产。
针对辅助系统设备控制系统存在的上述问题，如何采用目前先进的计算机技术、PLC技术、网络技术和信息技术研究搭建一种井下辅助系统设备控制系统控制架构和控制系统，实现设备的远程集中控制和系统及设备关键参数的在线检测和诊断，大幅度提高系统的自动化、智能化水平，提高劳动生产率，达到减员增效的目的，已成为了摆在矿山技术人员面前急需研究的一个课题。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种矿山井下辅助系统设备远程集控系统网络架构。
为实现上述实用新型的目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种矿山井下辅助系统设备远程集控系统网络架构，包括人机交互网络、信息传输网络和核心控制层网络；所述人机交互网络用于人员与控制系统进行信息交互，对多个设备进行远程监控及相关信息管理；所述信息传输网络用于将人机交互网络与核心控制网络连接，传输系统信息；所述核心控制层网络用于各机站控制PLC与现场操作面板和变频器的数据交换。
优选的，所述人机交互网络包括井下远程监护终端、地表远程监控终端、工程师站和集控室网络交换机，所述集控室网络交换机通过网线分别与所述井下远程监护终端、地表远程监控终端、工程师站连接。
优选的，所述集控室网络交换机还通过光纤与千兆光纤环网汇聚交换机连接。
优选的，所述信息传输网络包括网络汇聚交换机及和各机站现场交互机，若干所述网络汇聚交换机通过光纤互相连接，所述各机站现场交互机通过光纤与所述千兆光纤环网汇聚交换机连接。
优选的，所述各机站现场交互机通过网线与各水泵站、风机站控制PLC和/或空压机控制PLC连接。
优选的，所述核心控制层网络包括各机站控制PLC、现场操作面板、变频器，所述各机站控制PLC通过网线与所述现场操作面板连接，所述变频器通过网线与各机站控制PLC连接。
优选的，所述各机站控制PLC包括风机站控制PLC、空压机控制PLC；所述各水泵站、风机站控制PLC和空压机控制PLC通过网线与所述现场操作面板的Profinet通讯口连接，
优选的，所述变频器通过网线与各机站控制PLC的PROFIBUS-DP通讯口连接。
与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：
1、采用目前先进的计算机技术、PLC技术、网络技术和信息技术搭建了一种完全适合井下辅助系统设备控制系统的网络架构，通过该网络架构能够在远程实现对井下或地表分散的排水泵站、风机站、空压机站或供水泵站等辅助系统一次设备的监视、测量、控制、记录和报警等功能，操作简单，运行可靠，系统自动化、智能化程度高，显著减少了操作人员，改善了作业环境，提高了劳动生产率，达到了减员增效的目的。
2、采用分散、分层技术，以控制PLC、网络交换机和上位机为硬件核心，结合矿山井下环境恶劣，网络故障易发的特点，主干网络采用环形网络架构，使控制系统网络信息传递速率快，可靠性强。同时通过该网络和自动控制技术、计算机技术和数字化信息通信技术将各机站相互有关联的各部分连接为一个有机的整体，完成各机站设备的远程集中控制和系统及设备的风速、风压、压力、水位、流量、电流、电压、转速、频率、温度、振动等关键参数的在线检测、故障报警、数据存储和处理等全部功能，为辅助系统设备各机站实现远程集控提供了可靠的数据传输途径。
附图说明
图1为本实用新型集控系统网络架构组成单元；
图2为本实用新型集控系统网络架构示意图。
图中：人机交互网络1、信息传输网络2、核心控制层网络3。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖向”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
如图1-2所示，本实用新型公开了一种矿山井下辅助系统设备远程集控系统网络架构，包括人机交互网络1、信息传输网络2和核心控制层网络3；所述人机交互网络1用于各层级人员根据权限与控制系统进行信息交互，实现对多个设备关键参数及运行状态进行远程监控及相关信息的显示于管理。所述信息传输网络2用于将人机交互网络1与核心控制网络连接，传输系统信息。所述核心控制层网络3用于各机站控制PLC与现场操作面板和变频器的数据交换。
进一步的，所述人机交互网络1包括井下远程监护终端、地表远程监控终端、工程师站和集控室网络交换机，所述集控室网络交换机通过网线分别与所述井下远程监护终端、地表远程监控终端、工程师站连接，所述集控室网络交换机还通过光纤与矿区千兆光纤环网汇聚交换机连接。用于人机交互网络1远程实现对设备和系统关键参数的在线检测、显示、记录、报警、控制和数据归档等功能。
进一步的，所述信息传输网络2包括网络汇聚交换机及和各机站现场交互机，若干所述网络汇聚交换机通过光纤互相连接，形成矿区千兆光纤工业以太网，并通过分散在各区域的各机站现场交换机将信息收集汇聚在环网上。所述各机站现场交互机通过光纤与附近的所述千兆光纤环网汇聚交换机连接。所述各机站现场交互机还通过网线与附近中段排水系统的各水泵站、通风系统的风机站控制PLC和/或供风系统的空压机控制PLC连接通讯，收集和汇聚核心控制层网络3和人机交互网络1需要传输的信息。
进一步的，所述核心控制层网络3包括各机站控制PLC、现场操作面板(HMI)、变频器，所述各机站控制PLC通过网线与所述现场操作面板连接，所述变频器通过网线与各机站控制PLC连接。
进一步的，所述各机站控制PLC包括风机站控制PLC、空压机控制PLC。所述各水泵站、风机站控制PLC和空压机控制PLC通过网线与所述现场操作面板的Profinet通讯口连接、通讯。实现各水泵站、风机站控制PLC和空压机控制PLC与操作面板(HMI)之间的信息交互
进一步的，所述变频器通过网线与各机站控制PLC的PROFIBUS-DP通讯口连接、通讯。实现各机站控制PLC与变频器之间的信息交互。
该矿山井下辅助系统设备远程集控系统网络架构的工作过程：
核心控制层网络3的各机站PLC通过现场操作面板(HMI)、变频器、各种传感器和开关量直接采集处理现场的原始数据，并通过网线与各机站现场网络交换机实现数据交换；现场网络交换机通过网线与就近的矿区环网汇聚交换机实现数据交换，矿区环网汇聚交换机将交换的数据汇聚到矿区千兆环网；人机交互网络1通过集控室交换机或矿区环网汇聚交换机实现与矿区环网的数据交换；人机交互网络1为系统远程一次设备的监视、测量、控制、记录、报警及管理中心。
以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形、变型、修改、替换，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。
Claims (8)
1.一种矿山井下辅助系统设备远程集控系统网络架构，其特征在于：包括人机交互网络(1)、信息传输网络(2)和核心控制层网络(3)；所述人机交互网络(1)用于人员与控制系统进行信息交互，对多个设备进行远程监控及相关信息管理；所述信息传输网络(2)用于将人机交互网络与核心控制网络连接，传输系统信息；所述核心控制层网络(3)用于各机站控制PLC与现场操作面板和变频器的数据交换。
2.根据权利要求1所述的一种矿山井下辅助系统设备远程集控系统网络架构，其特征在于：所述人机交互网络(1)包括井下远程监护终端、地表远程监控终端、工程师站和集控室网络交换机，所述集控室网络交换机通过网线分别与所述井下远程监护终端、地表远程监控终端、工程师站连接。
3.根据权利要求2所述的一种矿山井下辅助系统设备远程集控系统网络架构，其特征在于：所述集控室网络交换机还通过光纤与千兆光纤环网汇聚交换机连接。
4.根据权利要求3所述的一种矿山井下辅助系统设备远程集控系统网络架构，其特征在于：所述信息传输网络(2)包括网络汇聚交换机及和各机站现场交互机，若干所述网络汇聚交换机通过光纤互相连接，所述各机站现场交互机通过光纤与所述千兆光纤环网汇聚交换机连接。
5.根据权利要求4所述的一种矿山井下辅助系统设备远程集控系统网络架构，其特征在于：所述各机站现场交互机通过网线与各水泵站、风机站控制PLC和/或空压机控制PLC连接。
6.根据权利要求1所述的一种矿山井下辅助系统设备远程集控系统网络架构，其特征在于：所述核心控制层网络(3)包括各机站控制PLC、现场操作面板、变频器，所述各机站控制PLC通过网线与所述现场操作面板连接，所述变频器通过网线与各机站控制PLC连接。
7.根据权利要求6所述的一种矿山井下辅助系统设备远程集控系统网络架构，其特征在于：所述各机站控制PLC包括风机站控制PLC、空压机控制PLC；各水泵站、风机站控制PLC和空压机控制PLC通过网线与所述现场操作面板的Profinet通讯口连接。
8.根据权利要求7所述的一种矿山井下辅助系统设备远程集控系统网络架构，其特征在于：所述变频器通过网线与各机站控制PLC的PROFIBUS-DP通讯口连接。
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