摘要：針對在構(gòu)建煤礦全礦井綜合自動化系統(tǒng)過程中，原有自動化子系統(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(yīng)解決方案。 關(guān)鍵詞：工業(yè)以太網(wǎng)；接口；OPC；DDE／NetDDE 　　近年來，隨著自動控制及計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，全礦井綜合自動化系統(tǒng)在煤礦得到了廣泛應(yīng)用。所謂全礦井綜合自動化系統(tǒng)就是將礦井環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)、各生產(chǎn)環(huán)節(jié)自動控制子系統(tǒng)通過高速工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)和自動化平臺軟件整合，通過防火墻與礦級管理系統(tǒng)相連，來實現(xiàn)全礦井的管控一體化。 　　由于現(xiàn)有煤礦自動控制子系統(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，如何順利實現(xiàn)各自動控制子系統(tǒng)同工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)的無縫接入，是構(gòu)建全礦井綜合自動化系統(tǒng)首先要解決的一個難題。 　　如何實現(xiàn)各自動控制子系統(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）兩個層面的接入問題。 　　在利用工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)技術(shù)進行現(xiàn)場總線集成的全礦井綜合自動化系統(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)自動化控制系統(tǒng)常用的物理接口類型有：RS485接口、現(xiàn)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(yè)以太網(wǎng)的轉(zhuǎn)接，見圖1。 　　在完成了物理層接口轉(zhuǎn)換的同時還需要考慮協(xié)議層（軟件層）的接入問題。由于各個子系統(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)采接口程序進行數(shù)據(jù)的采集。 　　目前煤炭行業(yè)自動控制子系統(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，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)點的OPC服務(wù)器，并且具有高效、安全的特點。 　?。?）DDE／NetDDE接口。NetDDE是基于網(wǎng)絡(luò)的動態(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)點的DDE服務(wù)器，在速度和安全性方面比OPC要差一些。 　?。?）ODBC接口。部分控制系統(tǒng)的上位機系統(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)的實時性。 　　對于采用不同軟件協(xié)議的自動控制子系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集，可以采用以下方式： 　?。?）通過OPC／DDE接口采集數(shù)據(jù)。對于具有OPCServer功能的自動控制子系統(tǒng)，在其系統(tǒng)的上位機（提供OPCServer功能的機器）安裝AgilorDAForOPC／DDE，作為OPCClient與集控系統(tǒng)的OPCServer連接，進行實時的數(shù)據(jù)采集。 　　（2）采用PLC控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集。對于采用PLC的自動控制子系統(tǒng)，安裝以太網(wǎng)通訊器，通過組態(tài)軟件等實時采集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，進行實時的數(shù)據(jù)采集。 　?。?）通過RS485接口采集數(shù)據(jù)。對于不能提供OPCServer功能的采用RS485傳輸?shù)淖詣涌刂谱酉到y(tǒng)，可直接將RS485接人工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)節(jié)點上，在地面數(shù)采工作站安裝RS485驅(qū)動和AgilorDAForRS485／232，根據(jù)與子系統(tǒng)廠商共同約定的數(shù)據(jù)協(xié)議進行實時的數(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)的上位機上。 　?。?）通過現(xiàn)場總線接口采集數(shù)據(jù)。對于采用現(xiàn)場總線又不能提供OPCServer功能的自動控制子系統(tǒng)，可通過安裝多功能分站，將RS485信號轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)協(xié)議，在地面數(shù)采工作站安裝RS485驅(qū)動和AgilorDAForCAN／Modbus，便可直接進行實時的數(shù)據(jù)采集。 　　目前Agilor實時數(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。 　　（5）通過RS232／422／485串口采集數(shù)據(jù)。對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)動和AgilorDAForRS232／422／485，便可直接進行串口通信完成實時的數(shù)據(jù)采集。 　?。?）通過文件接口采集數(shù)據(jù)。對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制，便可通過文件進行數(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)揮出礦井綜合自動化網(wǎng)絡(luò)平臺信息互通、資源共享的作用，最終實現(xiàn)集約高效、管控一體化的自動化礦井建設(shè)目標(biāo)。 點擊下載：煤礦自動控制子系統(tǒng)同工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)接入問題的探討