煤炭自动化装车系统数据回传技术研究_武徽.pdf

第４１卷第３期２０１５年３月工矿自动化ＩｎｄｕｓｔｒｙａｎｄＭｉｎｅＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＶｏｌ．４１Ｎｏ．３Ｍａｒ．２０１５文章编号１６７１－２５１Ｘ（２０１５）０３－０１０８－０３ＤＯＩ１０．１３２７２／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－２５１ｘ．２０１５．０３．０２８武徽．煤炭自动化装车系统数据回传技术研究［Ｊ］．工矿自动化，２０１５，４１（３）１０８－１１０．煤炭自动化装车系统数据回传技术研究武徽（天地科技股份有限公司，北京１０００１３）摘要针对部分煤炭自动化装车系统因通信不便而无法及时回传数据的问题，提出了基于３Ｇ模式的自动化装车系统数据回传技术采用ＣＤＭＡ２０００实现自动化装车系统对公网的无线接入，通过ＯＰＣ服务器实现上位机与现场生产系统ＰＬＣ之间的数据收发，采用数据收集软件ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎＭａｎａｇｅｒ完成ＯＰＣ服务器和数据库之间的衔接。关键词自动化装车；数据回传；数据交割；虚拟专用网络中图分类号ＴＤ５６１文献标志码Ｂ网络出版时间２０１５－０２－１２１６０５网络出版地址ｈｔｔｐ／／ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／３２．１６２７．ＴＰ．２０１５０２１２．１６０５．０２８．ｈｔｍｌＲｅｓｅａｒｃｈｏｆｄａｔａｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒａｕｔｏｍａｔｅｄｃｏａｌｌｏａｄｉｎｇｓｙｓｔｅｍＷＵＨｕｉ（ＴｉａｎｄｉＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００１３，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｖｉｅｗｏｆｐｒｏｂｌｅｍｔｈａｔｐａｒｔｏｆａｕｔｏｍａｔｅｄｃｏａｌｌｏａｄｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓｃａｎｎｏｔｔｒａｎｓｍｉｔｄａｔａｂｅｃａｕｓｅｏｆｉｎｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ｄａｔａｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒａｕｔｏｍａｔｅｄｃｏａｌｌｏａｄｉｎｇｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎ３Ｇｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．ＣＤＭＡ２０００ｗａｓｕｓｅｄｔｏａｃｈｉｅｖｅｗｉｒｅｌｅｓｓａｃｃｅｓｓｔｏｔｈｅｐｕｂｌｉｃｎｅｔｗｏｒｋ，ＯＰＣｓｅｒｖｅｒｗａｓａｄｏｐｔｅｄｆｏｒｄａｔａｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｕｐｐｅｒｃｏｍｐｕｔｅｒａｎｄＰＬＣｏｆｏｎ－ｓｉｔｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄｄａｔａｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅｏｆＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎＭａｎａｇｅｒｗａｓｕｓｅｄｆｏｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎＯＰＣｓｅｒｖｅｒａｎｄｄａｔａｂａｓｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓａｕｔｏｍａｔｅｄｌｏａｄｉｎｇ；ｄａｔａｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ；ｄａｔａｄｅｌｉｖｅｒｙ；ｖｉｒｔｕａｌｐｒｉｖａｔｅｎｅｔｗｏｒｋ收稿日期２０１４－０９－０１；修回日期２０１４－１２－２１；责任编辑胡娴。作者简介武徽（１９８４－），男，山西阳泉人，助理研究员，从事集控系统开发工作，Ｅ－ｍａｉｌｗｕｈｕｉ１５３＠１６３．ｃｏｍ。０引言煤炭自动化装车系统的数据回传是指将现场生产系统的数据传输到分析管理系统，以便对生产情况进行保存和反馈，监视设备运行状况，对整个系统的运行状况进行跟踪分析。但是部分煤炭自动化装车系统的安装地点较偏僻，通信不便，无法将数据及时回传。因此，本文提出了基于３Ｇ模式的自动化装车系统数据回传技术。１虚拟专用网络的使用３Ｇ是第三代移动通信技术，指支持高速数据传输的蜂窝移动通信技术。由于部分自动化装车系统无法利用有线网络与其他系统通信，所以，本文利用３Ｇ技术实现自动化装车系统对公网的无线接入。在具体实施过程中，选用ＣＤＭＡ２０００技术［１］。由于需要对基础设备进行直接访问，选择ＩＰｓｅｃ作为虚拟专用网络（ＶｉｒｔｕａｌＰｒｉｖａｔｅＮｅｔｗｏｒｋ，ＶＰＮ）的连接方式。根据自动化装车系统现场实际情况，２个应用场景的连接属于站点到站点模式的连接（ＳｉｔｅｔｏＳｉｔｅ），因此，需要建立基于隧道模式的ＶＰＮ通信。在建立过程中，将现场系统作为ＶＰＮ连接的发起方，而分析管理系统的ＶＰＮ设备作为连接的响应方。在连接之前要保证２个站点处于不同的网段上［２］。分析管理系统采用单臂模式接入的ＶＰＮ服务器，因此，要给予其ＶＰＮ服务器外网地址，同时要在上层交换机上打开所需要的端口和映射，并完成２个网段之间的路由指向。现场３ＧＶＰＮ为串联模式，其本身具有路由功能，当接入至公共网络后，会根据分析管理系统ＶＰＮ的公网地址发起兴趣流。２个ＶＰＮ设备完成协商算法和参数设置，并计算出加密所用关键值，实现双边验证。当ＩＰｓｅｃ完成联盟建设，并将发送数据加密后，２个网段之间的隧道真正建立起来。基于３ＧＶＰＮ的自动化装车系统如图１所示。图１基于３ＧＶＰＮ的自动化装车系统２基于３ＧＶＰＮ的双向数据交割技术２．１基于ＯＰＣ的数据传输机制煤矿自动化装车系统控制过程主要是由ＰＬＣ来实现的。对于没有特殊精度要求的数据，无需安装专业传感器，可利用ＰＬＣ将数据传至上位机数据库中。而下位机与上位机的通信则主要通过ＯＰＣ服务器实现。ＰＬＣ服务器利用通信模块接入以太网中。在实现３ＧＶＰＮ通信后，可以认为分析管理系统的上位机和现场生产系统的ＰＬＣ在一个局域网之中，因此，可以利用ＯＰＣ服务器读取和下发ＰＬＣ中的信息。在ＯＰＣ服务器和数据库之间，采用数据收集软件ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎＭａｎａｇｅｒ来完成衔接。其主要作用是将ＯＰＣ服务器中的数据点与数据库中的记录点进行一对一的连接，并监视ＯＰＣ中的数据点。当数据点达到需要记录的门限值时，ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎＭａｎａｇｅｒ启动并开始记录数据［３－４］。数据记录有２种情况①对于正常工作情况下的参数，主要利用软件以固定周期进行数据的上传与记录。这部分数据主要用于系统的分析和优化； ②在报警或事件发生时，软件触发对部分特定数据的记录。这些数据主要是用于对特殊事件的分析与回溯，以期找到报警或事件发生的原因，提高整个系统的安全性。当数据存储的值达到一定条件时，上位机数据库应能自动将部分参数值下发至ＰＬＣ。本文采用数据库存储过程及应用层与ＯＰＣ直接对接的方式完成数据下达。２．２应用实例图２为２个数据双向传递的应用实例。第１个实例是对某时间段配煤实际情况进行分析后，得到优化配煤参数。第２个实例则显示了对装车站重点设备工作状况的跟踪记录，以液压站中电磁阀为例，当设备超过使用门限后，数据库及时触发相应的存储过程，保证系统的稳定性。图２数据双向传递应用实例２．３数据库结构设计对于与数据上传配套的数据库，根据自动化装车系统内部设备的具体情况，以及需要记录的数据类型和特征，建立起Ｅ－Ｒ关系图。利用Ｅ－Ｒ关系图可实现ＰＤＭ（ＰｈｙｓｉｃａｌＤａｔａＭｏｄｅｌ，物理数据模型）的设计［５］，继而完成数据库结构设计。９０１２０１５年第３期武徽煤炭自动化装车系统数据回传技术研究以快速定量装车站液压系统为例，其作为装车站的重要组成部分，许多参数值被作为监视目标，如油压、油温、电磁阀动作情况等。通过分析判断监视目标，及时记录报警信息及后续维护信息，可实现对液压系统的有效维护。装车站液压系统维护过程Ｅ－Ｒ关系如图３所示。其具体设计思路①首先建立液压站的设备档案；②对液压站重要传感器数据进行常规记录，包括液压站主油压值、分油压值、温度值以及液位高低值；③当液压站传感器参数出现问题（包括压力过大、温度过高、液位过低等）时，记录异常数据；④记录液压泵站电磁阀动作次数，当动作次数超过限值时，记录报警值；⑤将报警后进行的维护记录至档案；⑥如果维护中对设备进行了更换处理，需记入档案。根据Ｅ－Ｒ关系进行推导，由ＣＤＭ（ＣｏｎｃｅｐｔｕａｌＤａｔａｂａｓｅＭｏｄｅｌ，概念数据模型）到物理数据模型ＰＤＭ，从而得到最终的数据库结构。其他系统的数据库结构设计也采用类似方式。图３装车站液压系统维护过程Ｅ－Ｒ关系３自动化装车系统数据回传技术的实际应用３．１系统参数的优化一方面，装车站电控系统根据装车站的实际安装情况、所装车辆性质及煤种的不同，设置不同的系统参数。自动化装车系统的数据提取和记录有利于计算出更加合理有效的系统参数。另一方面，通过对系统参数的监视和记录可对系统出现的问题进行预判，减少问题的发生。当问题出现时，通过分析数据记录，也可以更简单地找到问题的来源。３．２生产信息的自动推送公司财务部门或者管理部门需要在特定时间对各自动化装车系统实际生产情况进行结算或者统计，当存在多个自动化装车点时，需对信息进行汇总。在实际运用中，将分析管理系统服务器与各现场自动化装车系统进行连接，完成每日生产情况汇总；数据库可调用外部报表程序对数据库内的数据进行分析核算，生成生产报表；之后外部程序自动关闭，数据库将已生成的报表利用邮件发送至相关工作人员手中，实现生产信息的自动推送。３．３报警和事件的即时推送针对现场紧急突发情况，需要将信息及时通知到相关负责人手中。当出现紧急情况后，报警点通过现场生产系统迅速将信息上传至上位机；上位机数据库触发器被触发，调用外部报警程序；外部报警程序通过邮件或短消息的方式将信息发送到负责人手中。４结语介绍了自动化装车系统虚拟专用网络的使用及基于３ＧＶＰＮ的双向数据交割技术的实现，并给出了数据回传技术的实际应用。利用数据回传技术记录和监视快速定量装车站的传感器参数，可形成对传感器参数出现异常情况下的主动响应机制，实现对装车站设备工作寿命的监视。对自动化装车系统回传数据的分析与研究是装车站自动控制系统不断进步的基础，因此，应不断扩大数据收集范围和收集手段，以得到更全面、更及时、更有效的回传数据。参考文献［１］刘红垒，王玺联．基于３Ｇ的ＰＬＣ程序的远程维护系统实现［Ｊ］．中国科技信息，２０１３（１６）８８．［２］王松江．ＶＰＮ技术在计算机网络中的应用［Ｊ］．计算机光盘软件与应用，２０１３（２０）１２４－１２５．［３］曾远立，王钦若，王能富．ＲＳＳｑｌ在ＣｏｎｔｒｏｌＬｏｇｉｘ平台远程监控系统中的应用［Ｊ］．工业控制计算机，２００７，２０（１１）８２－８３．［４］朱亚斌，沈康．ＲＳＳＱＬ及其在宝钢某彩涂机组的应用［Ｃ］／／第八届工业仪表与自动化会议，上海，２００７．［５］王珊，萨师煊．数据库系统概论［Ｍ］．４版．北京高等教育出版社，２００６．０１１工矿自动化２０１５年第４１卷

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