煤礦機(jī)電自動(dòng)化與信息化的關(guān)系

范 斌

（大同煤礦集團(tuán)鐵峰煤業(yè)有限公司，山西 右玉 037200）

煤礦機(jī)電自動(dòng)化與信息化的關(guān)系

范 斌

（大同煤礦集團(tuán)鐵峰煤業(yè)有限公司，山西 右玉 037200）

通過(guò)闡述自動(dòng)化與信息化在煤礦生產(chǎn)中的作用以及兩者的關(guān)系，并結(jié)合單侯煤礦現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用情況，提出自動(dòng)化與信息化相融合的觀點(diǎn)。

機(jī)電自動(dòng)化；信息化；相融合

1 概述

隨著煤礦生產(chǎn)水平的不斷提高，煤礦在機(jī)電自動(dòng)化、信息化方面的投入也不斷加大，許多煤礦企業(yè)在獨(dú)立的系統(tǒng)建設(shè)方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但是隨著機(jī)電信息化、自動(dòng)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，兩者的關(guān)系變的更為緊密。

2 自動(dòng)化與信息化的關(guān)系

2.1 自動(dòng)化

機(jī)電自動(dòng)化是分析、組織和控制生產(chǎn)過(guò)程的手段。也就是說(shuō)，自動(dòng)化就是將自動(dòng)控制應(yīng)用于生產(chǎn)過(guò)程的結(jié)果。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)也在不斷豐富、深化?？梢哉f(shuō)，自動(dòng)化技術(shù)史是一部人類(lèi)以自己的聰明才智延伸和擴(kuò)展史。

煤礦作為勞動(dòng)密集型的高危行業(yè)，采用自動(dòng)化技術(shù)可以把人從繁重的體力勞動(dòng)、部分腦力勞動(dòng)以及惡劣危險(xiǎn)的工作環(huán)境中解放出來(lái)。因此，自動(dòng)化是煤礦生產(chǎn)現(xiàn)代化的重要條件和顯著標(biāo)志。

2.2 信息化

自20世紀(jì)70年代初信息化的概念被提出到20世紀(jì)90年代信息化呈現(xiàn)出鮮明的特色，短短的20年里信息化已經(jīng)發(fā)展的相當(dāng)成熟。信息資源是信息化的基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)、提取、利用信息資源是信息化的核心，隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，信息量不斷急劇增長(zhǎng)，已經(jīng)成為現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的重要支柱和戰(zhàn)略資源。信息技術(shù)廣泛地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、科學(xué)技術(shù)、國(guó)防軍事及社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域。地理信息、生產(chǎn)信息、設(shè)備信息、人員信息、財(cái)務(wù)等等信息已經(jīng)成為煤礦生產(chǎn)中重要的信息基礎(chǔ)，在煤礦生產(chǎn)的組織和管理過(guò)程中的貢獻(xiàn)已經(jīng)居于突出地位。

2.3 兩者的聯(lián)系

20世紀(jì)40年代，C·E·香農(nóng)從定量的方面描述了信息的傳輸和提取的問(wèn)題，從而創(chuàng)立了“信息論”，這為信息科學(xué)的研究奠定了初步的基礎(chǔ)。尤其是采樣定理為電氣自動(dòng)化提供了信息依據(jù)，同時(shí)使得自動(dòng)化系統(tǒng)成為一種信息成為可能。

經(jīng)典控制論的作者N·維納從控制的觀點(diǎn)揭示了機(jī)器的自動(dòng)化[1]控制規(guī)律。從控制論的角度出發(fā)，認(rèn)為“信息是人們?cè)谶m應(yīng)外部世界，并且這種適應(yīng)反作用于外部世界的過(guò)程中，同外部世界進(jìn)行互相交換的內(nèi)容的名稱(chēng)。也闡述了信息在控制中的核心作用。

同時(shí)自動(dòng)化過(guò)程是如何運(yùn)用“信息”來(lái)進(jìn)行對(duì)象的“控制”與“優(yōu)化”的過(guò)程，信息從采集，到信息的控制都是信息的一種具體形式，優(yōu)化的過(guò)程可以認(rèn)為是一種算法的體現(xiàn)，算法的最優(yōu)處理工具已經(jīng)從傳統(tǒng)控制的定制電路轉(zhuǎn)移到具有超強(qiáng)處理能力的計(jì)算機(jī)。

電子計(jì)算機(jī)是一種按照程序自動(dòng)進(jìn)行信息處理的通用工具，它的處理對(duì)象是信息，處理結(jié)果也是信息。而自動(dòng)化系統(tǒng)也是采集的信息，通過(guò)信息輸出的控制信號(hào)也可以認(rèn)為是一種信息。因此計(jì)算機(jī)的問(wèn)世，使得“自動(dòng)化”與“信息化”兩者很好地交匯在一起了。

3 兩者在煤礦應(yīng)用中相融合的必要性

目前煤礦機(jī)電自動(dòng)化系統(tǒng)與信息化系統(tǒng)大部分是分頭建設(shè)的。首先建設(shè)的主導(dǎo)單位不同，一般信息化項(xiàng)目由信息中心負(fù)責(zé)，自動(dòng)化系統(tǒng)是由機(jī)電部門(mén)負(fù)責(zé)，因此在建設(shè)的過(guò)程存在溝通協(xié)調(diào)問(wèn)題。同時(shí)在思想認(rèn)識(shí)上，大家都習(xí)慣性地認(rèn)為認(rèn)為信息化和自動(dòng)化沒(méi)有必然的聯(lián)系。

同時(shí)煤礦在機(jī)電信息化建設(shè)過(guò)程中，也遇到了很多的問(wèn)題，如很多企業(yè)在建設(shè)高速的企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)后，發(fā)現(xiàn)大家除了傳輸文件，上網(wǎng)查資料，對(duì)企業(yè)能產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性效益的應(yīng)用比較少，同時(shí)在很多信息化建設(shè)的過(guò)程中，很多信息的來(lái)源需要人工錄入，不僅使信息源的正確性沒(méi)有保障，同時(shí)，增加了員工的工作，使員工對(duì)信息化沒(méi)有主動(dòng)性，同時(shí)由于沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的應(yīng)用，大部分煤礦企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)認(rèn)為信息也是空洞無(wú)物，不能給企業(yè)生產(chǎn)與管理帶來(lái)實(shí)質(zhì)性效益，從而使得煤礦企業(yè)信息建設(shè)進(jìn)展緩慢。

自動(dòng)化系統(tǒng)在建設(shè)的過(guò)程一向注重單套設(shè)備的控制，或者某套系統(tǒng)的控制，因此形成了明顯的條塊分割，同時(shí)對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)的使用認(rèn)識(shí)有局限。

3.1 兩者融合的實(shí)現(xiàn)

工業(yè)控制系統(tǒng)目前的主流有三種形式DCS、PLC、IPC，無(wú)論是何種方式，都可以認(rèn)為是信息化的一個(gè)子集，任何一種方式最終都可以通過(guò)通訊協(xié)議與信息系統(tǒng)進(jìn)行通訊，都可以從自動(dòng)化系統(tǒng)中獲取大量的生產(chǎn)現(xiàn)成數(shù)據(jù)。

隨著技術(shù)的發(fā)展，各種設(shè)備的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也方興未艾，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要的作用是對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)有深入的了解，也可以為信息化提供重要的數(shù)據(jù)來(lái)源[2]。

在工業(yè)化發(fā)展的過(guò)程中，信息化的產(chǎn)品與自動(dòng)化的產(chǎn)品也逐步走向融合，逐步形成很多標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。無(wú)論硬件提供商西門(mén)子的PLC系統(tǒng)，還是研華提倡的IPC模式，還是各個(gè)廠家的智能儀表、儀器都有標(biāo)準(zhǔn)的通訊接口。利用各個(gè)自動(dòng)化產(chǎn)品的通訊接口，以計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)為采集中心，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)鹊拳h(huán)節(jié)，工業(yè)自動(dòng)化進(jìn)入信息完全可以實(shí)現(xiàn)。軟件廠家如各種組態(tài)軟件都為信息化提供了軟件支持，如亞控的KINGVIEW、工業(yè)庫(kù)都兼容了微軟公司OPC等標(biāo)準(zhǔn)通訊方式。

3.2 實(shí)現(xiàn)方案

（1）設(shè)計(jì)思路：基于開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口由應(yīng)用程序進(jìn)行訪問(wèn)采集大多數(shù)自動(dòng)化數(shù)據(jù)源，包括OPC、OPC報(bào)警和事件CSV/XML、SCADA和其它的數(shù)據(jù)庫(kù)，所有數(shù)據(jù)集成到一個(gè)統(tǒng)一的存儲(chǔ)點(diǎn)，用戶(hù)可以方便地使用按時(shí)間順序排序的數(shù)據(jù)。這種集成提供了一種無(wú)縫的、方便的數(shù)據(jù)回取方法，從任何客戶(hù)機(jī)上可以使用配置、告警、事件和概要信息。

企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)采集是信息化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來(lái)源和基礎(chǔ)，完整的企業(yè)信息化需要將現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)源源不斷的存儲(chǔ)到系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中。當(dāng)前，大多數(shù)企業(yè)都建立了比較完整的工業(yè)以太網(wǎng)環(huán)境，因此，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集部分也基于TCP/IP技術(shù)。

對(duì)于企業(yè)中已有系統(tǒng)，利用成熟的OPC技術(shù)，無(wú)需增加站點(diǎn)，基于以太網(wǎng)，系統(tǒng)可把原有系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的獲取并存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)中，大大節(jié)約了投資成本。

對(duì)于企業(yè)中還沒(méi)有采集的數(shù)據(jù)點(diǎn)，則就地設(shè)立計(jì)算機(jī)采集站點(diǎn)，采用采集庫(kù)即可做到實(shí)時(shí)采集，無(wú)論現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備是PLC、RTU還是儀表、條形碼閱讀機(jī)，無(wú)論現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通訊方式采用串口還是以太網(wǎng)，也無(wú)論您現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備位置集中還是相對(duì)分散，采集系統(tǒng)都可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)連接。

（2）方案實(shí)現(xiàn)：機(jī)電自動(dòng)化與信息化相融合的效果，見(jiàn)圖1。

圖1 機(jī)電自動(dòng)化與信息化相融合的效果圖

4 應(yīng)用實(shí)例

單侯煤礦綜合信息自動(dòng)化系統(tǒng)采用4套工業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)用雙冗余、雙鏡像結(jié)構(gòu)構(gòu)成生產(chǎn)、管理數(shù)據(jù)中心，提供豐富的數(shù)據(jù)可視化方式，包含工藝流程仿真畫(huà)面、數(shù)據(jù)趨勢(shì)曲線、報(bào)警信息統(tǒng)計(jì)、實(shí)時(shí)報(bào)表與周期報(bào)表等。所有數(shù)據(jù)可視化方式不僅能夠以C/S模式在固定計(jì)算機(jī)上展示，也可以采用B/S模式實(shí)現(xiàn)信息的Web發(fā)布。

在生產(chǎn)控制層，工作人員了解到企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行情況。采用C/S模式展示出來(lái)。

在生產(chǎn)管理層，企業(yè)的管理者通常只關(guān)心企業(yè)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。企業(yè)的管理者能夠隨時(shí)隨地的了解到企業(yè)的運(yùn)行情況，在這一層需要使用基于B/S的數(shù)據(jù)展示方式。

基于工業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)的安全預(yù)警與事故應(yīng)急系統(tǒng)是幫助煤礦企業(yè)避免重大事故的有力保證。系統(tǒng)的實(shí)時(shí)計(jì)算能力在此顯得尤為重要。

實(shí)時(shí)決策支持系統(tǒng)能夠以時(shí)間觸發(fā)或變量觸發(fā)的方式執(zhí)行數(shù)學(xué)分析模型，實(shí)時(shí)的將過(guò)程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為指導(dǎo)企業(yè)戰(zhàn)略制定的重要信息。

5 結(jié)論

機(jī)電自動(dòng)化與信息化相融合是現(xiàn)代煤礦建設(shè)的必然趨勢(shì)，隨著工業(yè)化發(fā)展的不斷成熟，信息化的產(chǎn)品與自動(dòng)化的產(chǎn)品也逐步走向融合，逐步形成很多標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，如儀器的標(biāo)準(zhǔn)通訊接口、大眾化的組態(tài)軟件等等。

應(yīng)用實(shí)例證明，兩者在煤礦生產(chǎn)中的相融合給煤礦帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 李正中.淺談自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展歷程[J].西安航空技術(shù)高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào)，2006(01)：51-53.

[2] 周佩華，徐志鷗，甄陽(yáng)清.濱湖礦井下膠帶輸送機(jī)電控系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控的設(shè)計(jì)[J].工礦自動(dòng)化，2006(05):34-35.

Relationship between Electromechanical Automation and Information in M ines

FAN Bin(Tiefeng Coal Co.,Datong Mine Group,Youyu Shanxi037200)

By introducing their roles in the production and theirmutual relationship,the study proposes the integration of electromechanical automation and information with field application in Danhou mine.

electromechanical automation;information;integration

TD63

A

1672-5050（2011）09-0072-03

2011-05-16

范 斌（1964—），男，山西大同人，大同大學(xué)本科，工程師,從事煤礦機(jī)電管理。

劉新光