关于数字矿山的数据采集中MODBUS转PROFIBUS网关的实现

系统概述

近年来，随着计算机控制技术与通信技术的突破性进展以及煤矿安全监控技术的成熟，煤矿井下供电已经开始在越来越广的范围内开发应用计算机远程监控系统，使之成为安全、高效生产的有力保障。计算机远程监控系统是一款远程控制软件，有时可以当木马程序来用。近几年来，中国杀毒软件厂商都将灰鸽子，冰河等列为每年电脑病毒榜之首。在熊猫烧香作者被逮捕后，灰鸽子病毒又重回中国杀毒软件厂商列出的电脑病毒榜榜首。远程系统控制可以在网络上由一台电脑（主控端Remote/客户端）远距离去控制另一台电脑（被控端Host/服务器端）的技术，这里的远程不是字面意思的远距离，一般指通过网络控制远端电脑，不过，大多数时候我们所说的远程控制往往指在局域网中的远程控制而言。当操作者使用主控端电脑控制被控端电脑时，就如同坐在被控端电脑的屏幕前一样，可以启动被控端电脑的应用程序，可以使用或窃取被控端电脑的文件资料，甚至可以利用被控端电脑的外部打印设备（打印机）和通信设备（调制解调器或者专线等）来进行打印和访问互联网，就像你利用遥控器遥控电视的音量、变换频道或者开关电视机一样。不过，有一个概念需要明确，那就是主控端电脑只是将键盘和鼠标的指令传送给远程电脑，同时将被控端电脑的屏幕画面通过通信线路回传过来。也就是说，我们控制被控端电脑进行操作似乎是在眼前的电脑上进行的，实质是在远程的电脑中实现的，不论打开文件，还是上网浏览、下载等都是存储在远程的被控端电脑中的。

全矿井突然停电会使主要通风机停转，煤矿井下无风造成瓦斯积聚，随便送电，很可能引起瓦斯爆炸；停电使水泵必能及时排水，时间长了，可能造成淹井事故；有封闭火区的矿井，全矿停电后，可能出现CO和瓦斯外泄，造成中毒或窒息事故等。

系统构成

煤矿井下电网安全监控系统采用工业以太网加现场总线模式，主干信道是光纤以太环网到各变电所，通过交换机以及PROFIBUS总线转换网关将各电力分站现场总线接入系统。系统共有四个部分组成：

高压防爆开关的综合保护，一台高压防爆开关装设一台综合保护器。

测控分站，变电所及工作面的测控分站。

地面矿调度中心的监控主站。

矿领导及相关机电管理部门监测监控机。

电力分站中需要解决的一个问题是将不带有PROFIBUS接口的综合保护器接入到PROFIBUS总线系统中。在PROFIBUS，是一种国际化。开放式。不依赖于设备生产商的现场总线标准。PROFIBUS传送速度可在 9.6kbaud~12Mbaud范围内选择且当总线系统启动时，所有连接到总线上的装置应该被设成相同的速度。广泛适用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通电力等其他领域自动化。PROFIBUS是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术。可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络，从而为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案。PROFIBUS是过程现场总线的缩写，于1989年正式成为现场总线的国际标准。目前在多种自动化的领域中占据主导地位，全世界的设备节点数已经超过2000万。它由三个兼容部分组成，即PROFIBUS-DP（ Decentralized Periphery）。PROFIBUS-PA（Process Automation ）。PROFIBUS-FMS （Fieldbus Message Specification ）。主要使用主-从方式，通常周期性地与传动装置进行数据交换。应用北京微硬创新科技有限公司的MODBUS转PROFIBUS网关和RS485转 PROFIBUS网桥，将天津天矿的综合保护器接入到PROFIBUS总线中，系统示意图如下：

测控分站与地面监控主站之间用光纤相连，构成双环自愈的光纤以太网，该光纤以太网留有多个备用的以太网口，以便于作其它业务通道，变电所的视频、音频系统等，也可接入该以太网系统。矿调度中心的监控主站与矿领导及相关机电管理部门监测监控机之间通过现有的光纤相连。

技术特点

本项目实现在地面调度中心显示和记录各个变电所6kv部分的所有数据，实现对井下变电所的遥测、遥控、遥信和遥调，从而实现变电所的无人值守，大幅度提高矿井供电的安全性和可靠性，搭建煤矿安全生产信息自动化平台，以此提高煤矿的综合信息自动化水平。系统特点如下：

（1） 具有较强的抗干扰能力。当系统某节点发生严重错误时，具有自动关闭该节点输出的功能，切断该节点与总线的联系，使总线上的其它节点及通信不受影响。

（2） 系统具有分时电度记录功能，便于用电管理。

（3） 在地面实现井下供电系统的所有电气量的监测，信号量的监视，开关分合控制操作，定值设定等，可实现变电所的无人值班。

（4） 性能优越的失压保护，能够区分电压波动和母线失压，并在全站停电的情况下，失压保护准确及时跳开开关，彻底避免以往由于电压闪动而造成的井下大面积停电的烦恼。

（5） 保护装置数字化，保护动作精度高、动作快，可靠性高，彻底免除老式保护动作值漂移，动作灵敏度差造成的保护误动和越级跳闸。

（6） 精确的事件顺序记录和故障录波功能，有助于迅速查找故障，大大缩短变电所停电时间及恢复送电时间，彻底避免故障后试合开关再次造成顶级跳上级开关的烦恼。