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工业以太环网接入与煤矿自动控制子系统 |
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| http://www.iianews.com 自动控制系统 工业以太网 2010年06月04日 |
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近年来，随着自动控制及计算机网络技术的快速发展，全矿井综合自动化系统在煤矿得到了广泛应用。所谓全矿井综合自动化系统就是将矿井环境监控子系统、各生产环节自动控制子系统通过高速工业以太环网和自动化平台软件整合，通过防火墙与矿级管理系统相连，来实现全矿井的管控一体化。
由于现有煤矿自动控制子系统如环境安全监控系统、胶带集控系统、供电监控系统、轨道运输监控系统、人员跟踪定位系统等所采用的硬件接口及通信协议各不相同，如何顺利实现各自动控制子系统同工业以太环网的无缝接入，是构建全矿井综合自动化系统首先要解决的一个难题。
如何实现各自动控制子系统同工业以太环网的无缝接入呢?概括地讲，就是要解决好各自动控制子系统同工业以太环网物理层和协议层（软件层）两个层面的接入问题。
在利用工业以太环网技术进行现场总线集成的全矿井综合自动化系统中，所谓物理层接入就是各种设备通过加装以太网卡或转换接口卡，使其通信支持以太网标准和TCP／IP协议。
目前煤炭行业自动化控制系统常用的物理接口类型有：RS485接口、现场总线接口（如：Profibus、Modbus、LanWork、CAN等）、PLC可编程控制器接口、RS232／485串口、上位机／操作员站等。以上物理接口同工业以太网的转接，见图1。
在完成了物理层接口转换的同时还需要考虑协议层（软件层）的接入问题。由于各个子系统厂家的上层协议不同，在数据采集方面应充分考虑对多种通信协议的支持，所以必须配置相应的数采接口程序进行数据的采集。
目前煤炭行业自动控制子系统常用的软件协议有：OPC／DDE、CAN、西门子PLC、基于485总线的私有协议、基于文件的数据交换、基于串口通讯的非标准协议、基于数据库访问的数据采集等。
常用的数据采集的标准接口有：
（1）OPC接口。OPC（OLEforProcessContro1）是被工控领域广泛遵循的一种标准，它规范了应用程序与现场设备或数据源之间数据存取的接口协议，是基于微软的组件技术（COM／DCOM）设计，采用客户／服务器体系结构。既可存取本地OPC服务器数据，又可存取分布在网上其它节点的OPC服务器，并且具有高效、安全的特点。
（2）DDE／NetDDE接口。NetDDE是基于网络的动态数据交换（DDE）技术，DDE由微软早期发布，解决应用程序之间数据的动态交换。也采用客户／服务器体系结构。既可存取本地DDE服务器数据，又可存取分布在网上其它节点的DDE服务器，在速度和安全性方面比OPC要差一些。
（3）ODBC接口。部分控制系统的上位机系统带有数据库支持，周期性地将数据写入共享的关系数据库（如MSAccess或MSSQL等）的表中，数据集成平台可以通过ODBC接口访问数据库获得数据。但这种数据采集方法无法保证数据的实时性。
对于采用不同软件协议的自动控制子系统数据的采集，可以采用以下方式：
（1）通过OPC／DDE接口采集数据。对于具有OPCServer功能的自动控制子系统，在其系统的上位机（提供OPCServer功能的机器）安装AgilorDAForOPC／DDE，作为OPCClient与集控系统的OPCServer连接，进行实时的数据采集。
（2）采用PLC控制系统的数据采集。对于采用PLC的自动控制子系统，安装以太网通讯器，通过组态软件等实时采集I／O变量数据，比如常用的WinCC数采服务器的安装AgilorDAForOPC，作为OPCClient与WinCC数采服务器的OPCServer连接，进行实时的数据采集。
（3）通过RS485接口采集数据。对于不能提供OPCServer功能的采用RS485传输的自动控制子系统，可直接将RS485接人工业以太环网节点上，在地面数采工作站安装RS485驱动和AgilorDAForRS485／232，根据与子系统厂商共同约定的数据协议进行实时的数据采集。或者井下同类子系统所有的数据汇总到调度室，然后通过传输数据接口转换成RS232，接人该系统的上位机上。
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