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摘 要：简要分析了煤矿生产的特点，探讨了煤矿调度自动化的功能与组成原理，提出将CAN总线应用于煤矿调度自动化系统开发中的构想，并进行了具体阐述，旨在为煤矿调度自动化系统开发提供借鉴。
关键词：煤矿调度；自动化系统；CAN总线；子系统
1煤矿调度自动化系统的特征
1.1监测项目众多
煤矿调度自动化系统需要监测的项目繁多，不仅包括安全环境监测还包括诸如电气量监测、非电量监测与设备开、停监测等，在安全环境监测中又包含着许多项目，如瓦斯、一氧化碳、顶板压力等；电气量监测项目中又包含电压、电流、电能等的检测；水仓液位、抽风机负压、料位等又是非电量监测必须进行的监测项目[1]。
1.2测点数量较多
由于煤矿的规模不同，导致不同煤矿在井型、生产机械化、自动化程度方面存在较大差异。规模较小的煤矿一般需要几百个监测点，而大型煤矿甚至需要几千个监测点，测点数量越大，越难以实现全面监控，其也是煤矿调度自动化系统的一个显著特征。
1.3测点分布较为分散
煤矿井下作业环境复杂，有时作业区域绵延数公里，测点分布以煤矿作业区域为根据，这就使得测点在分布距离较远，较为分散，这无疑会增加传感器传递信号的难度。
1.4环境恶劣
煤矿调度自动化系统的观测点大多位于井下，煤矿井下环境潮湿，空气流动性不好，电磁辐射较强，多腐蚀性液体，监测环境恶劣，这就对监测设备提出了更高的要求。
1.5中央监控室集中监测
煤矿调度自动化系统的监测项目众多，测点数量大，分布分散，必须进行集中管理，以提高工作效率。
2煤矿调度自动化系统的总构架
煤矿调度自动化系统具有监测项目众多、测点数量大、测点分布分散、环境恶劣、中央监控室集中监测的特点。鉴于煤矿调度自动化系统的特点，经充分考虑，认为开放性分布式网络结构是煤矿调度自动化系统总构架的理想选择。在开放性分布式网络结构中，以多主机网络拓扑结构为宜。这种结构在生产现场附近悬挂装备微处理器的远程测控单元，能够实现对监测信息的及时处理和输送，借助微处理器，中央监控室还可实现对分散的远程测控单元的统一控制和信息汇总。具体而言，以调度中心计算机为核心，可将煤矿调度自动化系统划分为四个子系统。
2.1采集信息和执行命令的子系统
这个系统以运轉终端（RTU）为中心，RTU通常分布在重要机电设备附近和固定的监测点。传感器与远程监控单元是其主要组成部分，在RTU的作用下，调度中心计算机可以下发遥测、遥信、遥控、遥脉四项指令，实现对煤矿井下调度作业的全方位监测。具体而言，安全环境监测项目中的井下瓦斯、一氧化碳、风速等项目和电气量实时参数主要由遥测功能完成；煤矿生产中重要设备的开、停监测主要由遥信实现；遥控则主要发挥通过发送命令，远程操作设备的职能；遥脉则主要用于电量监测，降低能耗。另外，这个子系统中还可以设置其他功能诸，如键盘调试、事故记录等。
2.2信息传输子系统
在煤矿调度自动化系统中，RTU以调度室主站之间一般相距较近，这增大信息传输子系统通信模式的可选择性，诸如光纤通信、载波通信等均可满足RTU与调度室主站之间通信的需求，双绞线、光缆线灯则是信息传输子系统中常用的传输介质。
2.3信息汇总、处理、控制子系统
煤矿调度自动化系统具有监测项目众多、测点数量大、测点分布分散，这就使得RTU数量较多，增加了实现全矿调度管理的难度。此子系统主要是汇总并分析处理分散的RTU收集的信息，并在调度模拟盘上显示处理结果，为调度员的决策提供借鉴并实现对系统的控制。
2.4人机联系子系统
此系统主要是为人工操作提供方面，主要包括CRT显示器、键盘鼠标、报表打印设备等。
3.硬件结构设计
3.1传感器
对于整个煤矿调度自动化系统来说，正确地选择可靠科学的传感器至关重要，它与自动化系统的各项数据采集息息相关，本系统的传感器不同于其他，由模拟量传感器、机电设备开停传感器组成了总的传感器。根据输出方式的不同，模拟量传感器可以分为三种类型，它们分别是电压型、电流型，频率型。频率型一般是较为通用常见的类型，剧透量程200-1000Hz。它又能直接方便地向厂家订货，不仅如此，其使用脉冲变送器来进行电子传感V/F转换。
3.2RTU硬件结构
在RTU的硬件结构中，它最起码要有一个CPU，因为它采集的点要满足性价比，并且需要完美完成四遥运算。不仅如此，RTU的前向、后向等数据通道能够设置成开关量接口电路也是因为传感器的输出形式统一，这就是在专业上所说的采用频率制、接点制。我们在看RTU结构时，它需要满足六路开出量、二十四路开关量、十六路模拟量。如下图。
3.3CAN总线网络
平时所用的智能仪表通信、各种RTU可以把RS-422/RS-485方式、基带方式运用于煤矿调度自动化系统中。前一方式接口速率高，得到广大用户的欢迎，在应用中被广泛推广，但接点数最多只能达到32个，1.2km是其一般通信距离，而基带通信速率为2400bps。
由于CAN现场总线的可靠性、实时控制性、支持分布式控制等特性的串行通信网络，煤炭调度自动化系统离不开它的支持和服务。该网络服务由于在多领域早已得到运用，并具有了较深的实践经验和基础，而成为了现如今的国际通行化标准，它的双绞线串行通信方式能在复杂的受干扰的高噪声环境中得到很强的运动，纠错能力超强[2]。
其通讯接口的集成能够在很大程度上处理成桢的通信数据。CAN协议不同于以往的站地址编码，打破了传统路径而采用通信数据块编码。其优点在于接点数不受限制，可同时接受多个相同数据，与此同时它的数据时段较短，能够在实际生产中确保通讯实时性。
3.4调度模拟盘的控制
众所周知，在煤炭调度自动化系统中，模拟盘是不可或缺的重要部分之一。它不仅实现人机对接，还经由控制器把系统收集到的信息遥控显示在模拟盘上，运用LED数码、图形等方式送到调度员手上，使其快捷准确而又及时地掌握了各项设备状态。
4.结语
煤矿调度自动化系统是一项极具现代化、科学性、时效性、准确性的系统设施，它的开发与运用使得很多工业生产进入自动化、科技化、数字化。在当今社会经济发展的浪潮中，它的出现体现了时代的优越性，其与时俱进的创新风格和功能也表明了CAN总线系统的不可或缺性。在如今工业开发与发展中，着重运用这样的科技手段提高产业效率，增加企业竞争性是必不可少的内容。
参考文献：
[1]孟祥忠，赖昌干，于群，鹿文喜. 基于CAN总线的煤矿调度自动化系统[J]. 煤矿安全，2001，12：23-25.
[2]杨磊. 电力调度自动化系统在煤矿中的应用研究[J]. 内蒙古煤炭经济，2014，03：7-8.
关键词：煤矿调度；自动化系统；CAN总线；子系统
1煤矿调度自动化系统的特征
1.1监测项目众多
煤矿调度自动化系统需要监测的项目繁多，不仅包括安全环境监测还包括诸如电气量监测、非电量监测与设备开、停监测等，在安全环境监测中又包含着许多项目，如瓦斯、一氧化碳、顶板压力等；电气量监测项目中又包含电压、电流、电能等的检测；水仓液位、抽风机负压、料位等又是非电量监测必须进行的监测项目[1]。
1.2测点数量较多
由于煤矿的规模不同，导致不同煤矿在井型、生产机械化、自动化程度方面存在较大差异。规模较小的煤矿一般需要几百个监测点，而大型煤矿甚至需要几千个监测点，测点数量越大，越难以实现全面监控，其也是煤矿调度自动化系统的一个显著特征。
1.3测点分布较为分散
煤矿井下作业环境复杂，有时作业区域绵延数公里，测点分布以煤矿作业区域为根据，这就使得测点在分布距离较远，较为分散，这无疑会增加传感器传递信号的难度。
1.4环境恶劣
煤矿调度自动化系统的观测点大多位于井下，煤矿井下环境潮湿，空气流动性不好，电磁辐射较强，多腐蚀性液体，监测环境恶劣，这就对监测设备提出了更高的要求。
1.5中央监控室集中监测
煤矿调度自动化系统的监测项目众多，测点数量大，分布分散，必须进行集中管理，以提高工作效率。
2煤矿调度自动化系统的总构架
煤矿调度自动化系统具有监测项目众多、测点数量大、测点分布分散、环境恶劣、中央监控室集中监测的特点。鉴于煤矿调度自动化系统的特点，经充分考虑，认为开放性分布式网络结构是煤矿调度自动化系统总构架的理想选择。在开放性分布式网络结构中，以多主机网络拓扑结构为宜。这种结构在生产现场附近悬挂装备微处理器的远程测控单元，能够实现对监测信息的及时处理和输送，借助微处理器，中央监控室还可实现对分散的远程测控单元的统一控制和信息汇总。具体而言，以调度中心计算机为核心，可将煤矿调度自动化系统划分为四个子系统。
2.1采集信息和执行命令的子系统
这个系统以运轉终端（RTU）为中心，RTU通常分布在重要机电设备附近和固定的监测点。传感器与远程监控单元是其主要组成部分，在RTU的作用下，调度中心计算机可以下发遥测、遥信、遥控、遥脉四项指令，实现对煤矿井下调度作业的全方位监测。具体而言，安全环境监测项目中的井下瓦斯、一氧化碳、风速等项目和电气量实时参数主要由遥测功能完成；煤矿生产中重要设备的开、停监测主要由遥信实现；遥控则主要发挥通过发送命令，远程操作设备的职能；遥脉则主要用于电量监测，降低能耗。另外，这个子系统中还可以设置其他功能诸，如键盘调试、事故记录等。
2.2信息传输子系统
在煤矿调度自动化系统中，RTU以调度室主站之间一般相距较近，这增大信息传输子系统通信模式的可选择性，诸如光纤通信、载波通信等均可满足RTU与调度室主站之间通信的需求，双绞线、光缆线灯则是信息传输子系统中常用的传输介质。
2.3信息汇总、处理、控制子系统
煤矿调度自动化系统具有监测项目众多、测点数量大、测点分布分散，这就使得RTU数量较多，增加了实现全矿调度管理的难度。此子系统主要是汇总并分析处理分散的RTU收集的信息，并在调度模拟盘上显示处理结果，为调度员的决策提供借鉴并实现对系统的控制。
2.4人机联系子系统
此系统主要是为人工操作提供方面，主要包括CRT显示器、键盘鼠标、报表打印设备等。
3.硬件结构设计
3.1传感器
对于整个煤矿调度自动化系统来说，正确地选择可靠科学的传感器至关重要，它与自动化系统的各项数据采集息息相关，本系统的传感器不同于其他，由模拟量传感器、机电设备开停传感器组成了总的传感器。根据输出方式的不同，模拟量传感器可以分为三种类型，它们分别是电压型、电流型，频率型。频率型一般是较为通用常见的类型，剧透量程200-1000Hz。它又能直接方便地向厂家订货，不仅如此，其使用脉冲变送器来进行电子传感V/F转换。
3.2RTU硬件结构
在RTU的硬件结构中，它最起码要有一个CPU，因为它采集的点要满足性价比，并且需要完美完成四遥运算。不仅如此，RTU的前向、后向等数据通道能够设置成开关量接口电路也是因为传感器的输出形式统一，这就是在专业上所说的采用频率制、接点制。我们在看RTU结构时，它需要满足六路开出量、二十四路开关量、十六路模拟量。如下图。
3.3CAN总线网络
平时所用的智能仪表通信、各种RTU可以把RS-422/RS-485方式、基带方式运用于煤矿调度自动化系统中。前一方式接口速率高，得到广大用户的欢迎，在应用中被广泛推广，但接点数最多只能达到32个，1.2km是其一般通信距离，而基带通信速率为2400bps。
由于CAN现场总线的可靠性、实时控制性、支持分布式控制等特性的串行通信网络，煤炭调度自动化系统离不开它的支持和服务。该网络服务由于在多领域早已得到运用，并具有了较深的实践经验和基础，而成为了现如今的国际通行化标准，它的双绞线串行通信方式能在复杂的受干扰的高噪声环境中得到很强的运动，纠错能力超强[2]。
其通讯接口的集成能够在很大程度上处理成桢的通信数据。CAN协议不同于以往的站地址编码，打破了传统路径而采用通信数据块编码。其优点在于接点数不受限制，可同时接受多个相同数据，与此同时它的数据时段较短，能够在实际生产中确保通讯实时性。
3.4调度模拟盘的控制
众所周知，在煤炭调度自动化系统中，模拟盘是不可或缺的重要部分之一。它不仅实现人机对接，还经由控制器把系统收集到的信息遥控显示在模拟盘上，运用LED数码、图形等方式送到调度员手上，使其快捷准确而又及时地掌握了各项设备状态。
4.结语
煤矿调度自动化系统是一项极具现代化、科学性、时效性、准确性的系统设施，它的开发与运用使得很多工业生产进入自动化、科技化、数字化。在当今社会经济发展的浪潮中，它的出现体现了时代的优越性，其与时俱进的创新风格和功能也表明了CAN总线系统的不可或缺性。在如今工业开发与发展中，着重运用这样的科技手段提高产业效率，增加企业竞争性是必不可少的内容。
参考文献：
[1]孟祥忠，赖昌干，于群，鹿文喜. 基于CAN总线的煤矿调度自动化系统[J]. 煤矿安全，2001，12：23-25.
[2]杨磊. 电力调度自动化系统在煤矿中的应用研究[J]. 内蒙古煤炭经济，2014，03：7-8.