摘要：針對在構建煤礦全礦井綜合自動化系統過程中，原有自動化子系統所采用的硬件接口及通信協議各不相同，在向工業以太環網的接人過程中就存在著物理層協議層（軟件層）兩個層面的接人問題。文章就這一問題進行了探討并提出了相應解決方案。 關鍵詞：工業以太網；接口；OPC；DDE／NetDDE 　　近年來，隨著自動控制及計算機網絡技術的快速發展，全礦井綜合自動化系統在煤礦得到了廣泛應用。所謂全礦井綜合自動化系統就是將礦井環境監控子系統、各生產環節自動控制子系統通過高速工業以太環網和自動化平臺軟件整合，通過防火墻與礦級管理系統相連，來實現全礦井的管控一體化。 　　由于現有煤礦自動控制子系統如環境安全監控系統、膠帶集控系統、供電監控系統、軌道運輸監控系統、人員跟蹤定位系統等所采用的硬件接口及通信協議各不相同，如何順利實現各自動控制子系統同工業以太環網的無縫接入，是構建全礦井綜合自動化系統首先要解決的一個難題。 　　如何實現各自動控制子系統同工業以太環網的無縫接入呢?概括地講，就是要解決好各自動控制子系統同工業以太環網物理層和協議層（軟件層）兩個層面的接入問題。 　　在利用工業以太環網技術進行現場總線集成的全礦井綜合自動化系統中，所謂物理層接入就是各種設備通過加裝以太網卡或轉換接口卡，使其通信支持以太網標準和TCP／IP協議。 　　目前煤炭行業自動化控制系統常用的物理接口類型有：RS485接口、現場總線接口（如：Profibus、Modbus、LanWork、CAN等）、PLC可編程控制器接口、RS232／485串口、上位機／操作員站等。以上物理接口同工業以太網的轉接，見圖1。 　　在完成了物理層接口轉換的同時還需要考慮協議層（軟件層）的接入問題。由于各個子系統廠家的上層協議不同，在數據采集方面應充分考慮對多種通信協議的支持，所以必須配置相應的數采接口程序進行數據的采集。 　　目前煤炭行業自動控制子系統常用的軟件協議有：OPC／DDE、CAN、西門子PLC、基于485總線的私有協議、基于文件的數據交換、基于串口通訊的非標準協議、基于數據庫訪問的數據采集等。 常用的數據采集的標準接口有：　 （1）OPC接口。OPC（OLEforProcessContro1）是被工控領域廣泛遵循的一種標準，它規范了應用程序與現場設備或數據源之間數據存取的接口協議，是基于微軟的組件技術（COM／DCOM）設計，采用客戶／服務器體系結構。既可存取本地OPC服務器數據，又可存取分布在網上其它節點的OPC服務器，并且具有高效、安全的特點。 　　（2）DDE／NetDDE接口。NetDDE是基于網絡的動態數據交換（DDE）技術，DDE由微軟早期發布，解決應用程序之間數據的動態交換。也采用客戶／服務器體系結構。既可存取本地DDE服務器數據，又可存取分布在網上其它節點的DDE服務器，在速度和安全性方面比OPC要差一些。 　　（3）ODBC接口。部分控制系統的上位機系統帶有數據庫支持，周期性地將數據寫入共享的關系數據庫（如MSAccess或MSSQL等）的表中，數據集成平臺可以通過ODBC接口訪問數據庫獲得數據。但這種數據采集方法無法保證數據的實時性。 　　對于采用不同軟件協議的自動控制子系統數據的采集，可以采用以下方式： 　　（1）通過OPC／DDE接口采集數據。對于具有OPCServer功能的自動控制子系統，在其系統的上位機（提供OPCServer功能的機器）安裝AgilorDAForOPC／DDE，作為OPCClient與集控系統的OPCServer連接，進行實時的數據采集。 　　（2）采用PLC控制系統的數據采集。對于采用PLC的自動控制子系統，安裝以太網通訊器，通過組態軟件等實時采集I／O變量數據，比如常用的WinCC數采服務器的安裝AgilorDAForOPC，作為OPCClient與WinCC數采服務器的OPCServer連接，進行實時的數據采集。 　　（3）通過RS485接口采集數據。對于不能提供OPCServer功能的采用RS485傳輸的自動控制子系統，可直接將RS485接人工業以太環網節點上，在地面數采工作站安裝RS485驅動和AgilorDAForRS485／232，根據與子系統廠商共同約定的數據協議進行實時的數據采集。或者井下同類子系統所有的數據匯總到調度室，然后通過傳輸數據接口轉換成RS232，接人該系統的上位機上。 　　（4）通過現場總線接口采集數據。對于采用現場總線又不能提供OPCServer功能的自動控制子系統，可通過安裝多功能分站，將RS485信號轉換為以太網協議，在地面數采工作站安裝RS485驅動和AgilorDAForCAN／Modbus，便可直接進行實時的數據采集。 　　目前Agilor實時數據庫支持以下總線數據的直接采集：LonWorks、Modbus、FF、ControlNET、CAN、BACnet、Profibus等。 　　（5）通過RS232／422／485串口采集數據。對于直接提供串口通信的設備，可采用在井下安裝多功能分站，將RS232／422／485信號轉換為以太網協議，在地面數采工作站安裝RS232／422／485驅動和AgilorDAForRS232／422／485，便可直接進行串口通信完成實時的數據采集。 　　（6）通過文件接口采集數據。對于不能提供直接接口的系統，可采用在地面配置數采工作站安裝FTPServer和AgilorDAForFile，通過與子系統廠商約定文件格式和訪問控制機制，便可通過文件進行數據采集。 總結 只有通過上述方法，在解決了各自動控制子系統同工業以太環網的無縫接入問題以后，才能夠真正發揮出礦井綜合自動化網絡平臺信息互通、資源共享的作用，最終實現集約高效、管控一體化的自動化礦井建設目標。 點擊下載：煤礦自動控制子系統同工業以太環網接入問題的探討