摘要：針對(duì)在構(gòu)建煤礦全礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)過程中，原有自動(dòng)化子系統(tǒng)所采用的硬件接口及通信協(xié)議各不相同，在向工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)的接人過程中就存在著物理層協(xié)議層（軟件層）兩個(gè)層面的接人問題。文章就這一問題進(jìn)行了探討并提出了相應(yīng)解決方案。 關(guān)鍵詞：工業(yè)以太網(wǎng)；接口；OPC；DDE／NetDDE 　　近年來，隨著自動(dòng)控制及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，全礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在煤礦得到了廣泛應(yīng)用。所謂全礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)就是將礦井環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)、各生產(chǎn)環(huán)節(jié)自動(dòng)控制子系統(tǒng)通過高速工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)和自動(dòng)化平臺(tái)軟件整合，通過防火墻與礦級(jí)管理系統(tǒng)相連，來實(shí)現(xiàn)全礦井的管控一體化。 　　由于現(xiàn)有煤礦自動(dòng)控制子系統(tǒng)如環(huán)境安全監(jiān)控系統(tǒng)、膠帶集控系統(tǒng)、供電監(jiān)控系統(tǒng)、軌道運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)、人員跟蹤定位系統(tǒng)等所采用的硬件接口及通信協(xié)議各不相同，如何順利實(shí)現(xiàn)各自動(dòng)控制子系統(tǒng)同工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)的無縫接入，是構(gòu)建全礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)首先要解決的一個(gè)難題。 　　如何實(shí)現(xiàn)各自動(dòng)控制子系統(tǒng)同工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)的無縫接入呢?概括地講，就是要解決好各自動(dòng)控制子系統(tǒng)同工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)物理層和協(xié)議層（軟件層）兩個(gè)層面的接入問題。 　　在利用工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)總線集成的全礦井綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，所謂物理層接入就是各種設(shè)備通過加裝以太網(wǎng)卡或轉(zhuǎn)換接口卡，使其通信支持以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和TCP／IP協(xié)議。 　　目前煤炭行業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)常用的物理接口類型有：RS485接口、現(xiàn)場(chǎng)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(jī)／操作員站等。以上物理接口同工業(yè)以太網(wǎng)的轉(zhuǎn)接，見圖1。 　　在完成了物理層接口轉(zhuǎn)換的同時(shí)還需要考慮協(xié)議層（軟件層）的接入問題。由于各個(gè)子系統(tǒng)廠家的上層協(xié)議不同，在數(shù)據(jù)采集方面應(yīng)充分考慮對(duì)多種通信協(xié)議的支持，所以必須配置相應(yīng)的數(shù)采接口程序進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。 　　目前煤炭行業(yè)自動(dòng)控制子系統(tǒng)常用的軟件協(xié)議有：OPC／DDE、CAN、西門子PLC、基于485總線的私有協(xié)議、基于文件的數(shù)據(jù)交換、基于串口通訊的非標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議、基于數(shù)據(jù)庫訪問的數(shù)據(jù)采集等。 常用的數(shù)據(jù)采集的標(biāo)準(zhǔn)接口有：　 （1）OPC接口。OPC（OLEforProcessContro1）是被工控領(lǐng)域廣泛遵循的一種標(biāo)準(zhǔn)，它規(guī)范了應(yīng)用程序與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或數(shù)據(jù)源之間數(shù)據(jù)存取的接口協(xié)議，是基于微軟的組件技術(shù)（COM／DCOM）設(shè)計(jì)，采用客戶／服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)。既可存取本地OPC服務(wù)器數(shù)據(jù)，又可存取分布在網(wǎng)上其它節(jié)點(diǎn)的OPC服務(wù)器，并且具有高效、安全的特點(diǎn)。 　　（2）DDE／NetDDE接口。NetDDE是基于網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換（DDE）技術(shù)，DDE由微軟早期發(fā)布，解決應(yīng)用程序之間數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)交換。也采用客戶／服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)。既可存取本地DDE服務(wù)器數(shù)據(jù)，又可存取分布在網(wǎng)上其它節(jié)點(diǎn)的DDE服務(wù)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(tǒng)的上位機(jī)系統(tǒng)帶有數(shù)據(jù)庫支持，周期性地將數(shù)據(jù)寫入共享的關(guān)系數(shù)據(jù)庫（如MSAccess或MSSQL等）的表中，數(shù)據(jù)集成平臺(tái)可以通過ODBC接口訪問數(shù)據(jù)庫獲得數(shù)據(jù)。但這種數(shù)據(jù)采集方法無法保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性。 　　對(duì)于采用不同軟件協(xié)議的自動(dòng)控制子系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集，可以采用以下方式： 　　（1）通過OPC／DDE接口采集數(shù)據(jù)。對(duì)于具有OPCServer功能的自動(dòng)控制子系統(tǒng)，在其系統(tǒng)的上位機(jī)（提供OPCServer功能的機(jī)器）安裝AgilorDAForOPC／DDE，作為OPCClient與集控系統(tǒng)的OPCServer連接，進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集。 　?。?）采用PLC控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集。對(duì)于采用PLC的自動(dòng)控制子系統(tǒng)，安裝以太網(wǎng)通訊器，通過組態(tài)軟件等實(shí)時(shí)采集I／O變量數(shù)據(jù)，比如常用的WinCC數(shù)采服務(wù)器的安裝AgilorDAForOPC，作為OPCClient與WinCC數(shù)采服務(wù)器的OPCServer連接，進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集。 　　（3）通過RS485接口采集數(shù)據(jù)。對(duì)于不能提供OPCServer功能的采用RS485傳輸?shù)淖詣?dòng)控制子系統(tǒng)，可直接將RS485接人工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)上，在地面數(shù)采工作站安裝RS485驅(qū)動(dòng)和AgilorDAForRS485／232，根據(jù)與子系統(tǒng)廠商共同約定的數(shù)據(jù)協(xié)議進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集?；蛘呔峦愖酉到y(tǒng)所有的數(shù)據(jù)匯總到調(diào)度室，然后通過傳輸數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換成RS232，接人該系統(tǒng)的上位機(jī)上。 　?。?）通過現(xiàn)場(chǎng)總線接口采集數(shù)據(jù)。對(duì)于采用現(xiàn)場(chǎng)總線又不能提供OPCServer功能的自動(dòng)控制子系統(tǒng)，可通過安裝多功能分站，將RS485信號(hào)轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)協(xié)議，在地面數(shù)采工作站安裝RS485驅(qū)動(dòng)和AgilorDAForCAN／Modbus，便可直接進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集。 　　目前Agilor實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫支持以下總線數(shù)據(jù)的直接采集：LonWorks、Modbus、FF、ControlNET、CAN、BACnet、Profibus等。 　?。?）通過RS232／422／485串口采集數(shù)據(jù)。對(duì)于直接提供串口通信的設(shè)備，可采用在井下安裝多功能分站，將RS232／422／485信號(hào)轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)協(xié)議，在地面數(shù)采工作站安裝RS232／422／485驅(qū)動(dòng)和AgilorDAForRS232／422／485，便可直接進(jìn)行串口通信完成實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集。 　?。?）通過文件接口采集數(shù)據(jù)。對(duì)于不能提供直接接口的系統(tǒng)，可采用在地面配置數(shù)采工作站安裝FTPServer和AgilorDAForFile，通過與子系統(tǒng)廠商約定文件格式和訪問控制機(jī)制，便可通過文件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。 總結(jié) 只有通過上述方法，在解決了各自動(dòng)控制子系統(tǒng)同工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)的無縫接入問題以后，才能夠真正發(fā)揮出礦井綜合自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)信息互通、資源共享的作用，最終實(shí)現(xiàn)集約高效、管控一體化的自動(dòng)化礦井建設(shè)目標(biāo)。 點(diǎn)擊下載：煤礦自動(dòng)控制子系統(tǒng)同工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)接入問題的探討