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文檔簡介
1、碾溝煤礦工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)技術(shù)方案工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)方案一、前言近年來,隨著世界科技的發(fā)展與全球化,我國提出了兩花融合的戰(zhàn)略目標(biāo),兩華融合是信息化和工業(yè)化的高層的深度結(jié)合,是指以信息化帶動工業(yè)化、一工業(yè)化促進信息化, 走新型工業(yè)化道路;兩化融合的核心就是信息化支撐,追求可持續(xù)發(fā)展模式, 兩化融合在煤炭產(chǎn)業(yè)就是煤礦生產(chǎn)過程監(jiān)控,全礦井安全生產(chǎn)安全環(huán)境監(jiān)測,生產(chǎn)過程信息綜合利用等方面的自動化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化。 通過建立以工業(yè)以太網(wǎng)維基礎(chǔ)平臺,實現(xiàn)各自動化控制系統(tǒng)的集中監(jiān)控,形成完整的管制一體化綜合應(yīng)用系統(tǒng)。以太網(wǎng)視一種計算機局域網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)。IEEE制定的IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)給出了以太網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。它規(guī)
2、定了包括物理層的連線、電信號和介質(zhì)訪問協(xié)議的內(nèi)容。以太網(wǎng)視當(dāng)前應(yīng)用最普遍的局域網(wǎng)技術(shù)。 它很大程度上取代了其他局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn),如令牌環(huán)網(wǎng)、FDDI和ARCNET.以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為總線型拓?fù)?,但目前的快速以太網(wǎng)為了最大程度的減少沖突,最大程度的提高網(wǎng)絡(luò)速度和使用效率, 使用交換機來進行網(wǎng)絡(luò)連接和組織, 這樣,一臺瓦那 個的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就成了星型,但在邏輯上,以太網(wǎng)仍然使用總線型拓?fù)浜虲SMA/CD(即帶沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問)的總線爭用技術(shù)。二、系統(tǒng)實施細則作為減少數(shù)字化礦井, 必須站在煤礦企業(yè)的高度去整體規(guī)劃和設(shè)計,其最終的效益要體現(xiàn)在煤礦企業(yè)整體效益上,而非在某個生產(chǎn)局部環(huán)節(jié),因此作為數(shù)字
3、化礦井構(gòu)架必須充分考慮影響企業(yè)最終效益的方方面面,必須涵蓋煤礦企業(yè)經(jīng)營管理、安全監(jiān)控、生產(chǎn)控制、設(shè)備監(jiān)控等各個層面。2.1系統(tǒng)設(shè)計原則考慮到陽泉煤業(yè)集團和順新大地煤礦綜合自動化系統(tǒng)工程的實際需要和將來的發(fā)展趨 勢,各系統(tǒng)的實際需求及具體的使用特性,同時兼顧技術(shù)新舊更替不斷加快的特點,項目是設(shè)計原則為:“先進性、成熟性、使用性、安全性、實時性、易操作性、完整性、可查性、 互聯(lián)性和可擴展性、經(jīng)濟性”。為了使所設(shè)計的方案盡可能滿足礦方實際的需求,使系統(tǒng)正 常、高效地運轉(zhuǎn),整體方案設(shè)計遵循以下設(shè)計原則:先進性、成熟性使用先進、成熟、實用和具有良好發(fā)展前景的技術(shù),使得各個子系統(tǒng)具有較長的生命 周期,不盲
4、目追求高檔次,既滿足當(dāng)前的需求,又適應(yīng)未來的發(fā)展。實用性由于現(xiàn)代煤礦企業(yè)的安全、生產(chǎn)監(jiān)控及調(diào)度任務(wù)、各職能部門之間業(yè)務(wù)的聯(lián)系在很大 程度上是以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ),而安全、生產(chǎn)監(jiān)控則對數(shù)據(jù)的實時性要求很高。因此,在設(shè)計上應(yīng)保證網(wǎng)絡(luò)的處理能力和寬帶。可靠性高效穩(wěn)定的系統(tǒng),能提供全年365天,一天24小時的不停頓運作, 對于安裝的服務(wù)器、 終端設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、控制設(shè)備與布線系統(tǒng),必須能適應(yīng)嚴(yán)格的工作環(huán)境,特別考慮要適應(yīng)煤礦井下高溫、高濕、高瓦斯的客觀環(huán)境,以確保系統(tǒng)穩(wěn)定,實時監(jiān)控的不可間斷性決定了在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中(尤其是網(wǎng)絡(luò)主干)必須考慮提高網(wǎng)絡(luò)運行的可靠性,保證系統(tǒng)在一個節(jié)點出現(xiàn)意外時,整個系統(tǒng)仍能運行。因此
5、,在硬件選型、線路、支撐環(huán)境及結(jié)構(gòu)上都必須高質(zhì)量, 并保證核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備具備冗余。同時,采用先進的防火墻+網(wǎng)閘技術(shù)保證系統(tǒng)的安全。安全性網(wǎng)絡(luò)的各個環(huán)節(jié)要盡可能多的提供安全保密措施,來保證網(wǎng)絡(luò)的性能。安全措施應(yīng)包 括:防病毒,防黑客、防止非法或越權(quán)訪問、傳輸加密、安全策略控制等。易操作性先進且易于使用圖形人機界面功能,提供信息共享與交流、信息資源查詢與檢索等有 效工具。實時性設(shè)備和終端必須反應(yīng)快速,充分配合實時性的要求完整性提供與各種外界系統(tǒng)的通信功能,確保信息的完整性并充分利用在整體系統(tǒng)的運作上??刹樵冃蕴峁┮子谑褂玫臄?shù)據(jù)庫功能,讓使用者能隨時查詢信息機制作所需的報表。互聯(lián)性和可擴展性把各子系統(tǒng)
6、有機結(jié)合起來,滿足信息層結(jié)構(gòu)中各層之間信息溝通,增加各子系統(tǒng)之間 的互聯(lián)性和可擴展性,充分考慮將來需求的成長空間,所提供的系統(tǒng)平臺與技術(shù)將充分配合 未來功能及擴充項目需求,以避免將來重復(fù)的投資。標(biāo)準(zhǔn)化。結(jié)構(gòu)化、模塊化的設(shè)計思想貫徹始終,奠定了系統(tǒng)開放性,可擴展性,可維護性,可靠性和經(jīng)濟性的基礎(chǔ)。經(jīng)濟性在一定的資金資源下,盡量有效地利用,以適當(dāng)?shù)耐度?,建立一個盡可能高水平的、 完善的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。所有設(shè)備的選型配置和采購訂貨,堅持性能能和價格比最優(yōu)的原則,同時兼顧供貨商的自信度和維修服務(wù)能力22項目目標(biāo)系統(tǒng)建成后,能夠滿足業(yè)主的需求,把各子系統(tǒng)有機整合在一起,能使煤礦井上下各 生產(chǎn)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)工況信息
7、在現(xiàn)有條件下進行有效集成,能夠?qū)⒏髯酉到y(tǒng)的數(shù)據(jù)進行深入挖 掘,進而實現(xiàn)相關(guān)聯(lián)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的綜合分析以及生產(chǎn)狀態(tài)的實施評估,達到“管控一體化”和 統(tǒng)一調(diào)度指揮決策的目標(biāo)。建立兩個獨立的以太網(wǎng)系統(tǒng),井下公共環(huán)網(wǎng)和通風(fēng)瓦斯檢測專用 環(huán)網(wǎng),做到1、具有故障點報警功能,主要設(shè)備能相互備份2、 當(dāng)其中某一段工作中的光纖線路被破壞或相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)生故障時,整個網(wǎng)絡(luò)會 自愈,并在50ms內(nèi)恢復(fù)正常的通訊,構(gòu)成三級冗余。3、各監(jiān)測系統(tǒng)人數(shù)據(jù)實現(xiàn)綜合集成,各系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫存儲。 2.3系統(tǒng)設(shè)計依據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)(ISO)國際電氣電子工程師協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)(IEEE )國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)(IEC )以太網(wǎng)
8、通訊標(biāo)準(zhǔn) 國家標(biāo)準(zhǔn)煤礦安全規(guī)程(2010)煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計規(guī)范煤礦監(jiān)控系統(tǒng)中心站軟件開發(fā)規(guī)范煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)及檢測儀器使用管理規(guī)范(AQ1029-2007 )爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第1部分:通用要求 GB3836.1-2000爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第2部分:隔爆型“ d”GB3836.2-2000第3部分:增安型“ e”GB3836.3-2000第4部分:本質(zhì)安全型“ i”GB3836.4-2000微型計算機通用規(guī)范GB/T9813-2000煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)要求AQ6201-2006煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)要求(MT/T100
9、8-2006)煤礦瓦斯抽放規(guī)范 AQ1027-2006礦井抽放瓦斯工程設(shè)計規(guī)范MT5018-96礦用一般型電氣設(shè)備GB/T12173-2008通用用電設(shè)備配電設(shè)計規(guī)范GB50055-93礦山電力設(shè)計規(guī)范GB50070-2009煤礦通信、檢測、控制用電工電子產(chǎn)品通用技術(shù)要求MT209-90煤礦通信、檢測、控制用電工電子產(chǎn)品基本實驗方法MT210-90煤礦通信、自動化產(chǎn)品型號編制方法和管理辦法MT/T286-1992煤礦監(jiān)控系統(tǒng)主要性能測試方法MT/T899-1999計算機場地技術(shù)要求GBJ45-82計算機場地技術(shù)條件GB2887-89以太網(wǎng)通訊標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3建筑設(shè)計防火規(guī)范GBJ16-3
10、7電氣設(shè)備用圖形符號GB/T5465-1996«電氣裝置安裝工程施工及驗收規(guī)范GBF232-92視聽、視頻和電視系統(tǒng)中設(shè)備互連的優(yōu)選配接值GB/T15859-1995 2.4網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為了推進“兩化融合”,確保數(shù)據(jù)的安全穩(wěn)定上傳,碾溝煤業(yè)需要在煤礦井下建立工業(yè)以 太網(wǎng)??紤]到通風(fēng)外事堅持到的特殊性。要求采用獨立的一個環(huán)網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳輸,命名為“通風(fēng)瓦斯監(jiān)測專用環(huán)網(wǎng)”簡稱瓦斯環(huán)網(wǎng)。除瓦斯監(jiān)控外的所有系統(tǒng)共用一個環(huán)網(wǎng),命名為“井下公共環(huán)網(wǎng)”??紤]到兩個環(huán)網(wǎng)相互獨立,互相備份,要求兩個環(huán)網(wǎng)在設(shè)計及設(shè)備選購上完全一致。通風(fēng)瓦斯監(jiān)測專用環(huán)網(wǎng)和井下公共環(huán)網(wǎng)采用1000M工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)成煤礦井下網(wǎng)
11、絡(luò)平臺,實現(xiàn)在礦調(diào)度中心通過集中遠程實時在線監(jiān)測礦井的安全信息、工況信息、圖像信息、控制礦井井下、地面主要生產(chǎn)系統(tǒng)和輔助生產(chǎn)機電設(shè)備。系統(tǒng)分為三層,即信息管理層、控制層和設(shè)備層。礦井工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)系統(tǒng),根據(jù)管控一體化思想,以三層網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ),結(jié)合自動化,信息、 計算機、網(wǎng)絡(luò)、通訊的新理論和技術(shù),采用世界先進的自動化產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品和共一頁控制 軟件、數(shù)據(jù)庫軟件,將煤礦、管理的各個環(huán)節(jié),統(tǒng)一在一個網(wǎng)絡(luò)平臺上,形成一個統(tǒng)一、完 整的有機整體,使其在生產(chǎn)規(guī)模、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)通訊、自動化覆蓋方面處于世界先進水平、礦井綜合自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用三層物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),即信息管理層、控制層和設(shè)備層。系統(tǒng)示意圖:信息管理層
12、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)配備核心工業(yè)以太網(wǎng)交換機,形成若干核心交換系統(tǒng),與井下工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)和地面以太環(huán) 網(wǎng)形成一個完整的網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺,采用 Ethernet,通過TCP/IP協(xié)議,將各個子系統(tǒng)接入煤礦 信息系統(tǒng)。綜合自動化層網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在井下設(shè)置兩個獨立的高速以太環(huán)網(wǎng),主干鏈路采用千兆環(huán)網(wǎng)光纖。在核心層采用千兆工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù),通過千兆鏈路將各環(huán)網(wǎng)的交換設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的核心層次,同時具有高冗余性能。由核心交換到控制層工業(yè)網(wǎng)采用1000M主干連接,實現(xiàn)控制層網(wǎng)絡(luò)與信息層網(wǎng)絡(luò)的有效隔離,控制層采用兩個環(huán)形工業(yè)以太網(wǎng)結(jié)構(gòu),井下兩個1000M環(huán)形以太網(wǎng),一個井下公共以太網(wǎng),一個專用瓦斯監(jiān)測的以太網(wǎng),組成兩個相對獨立的環(huán)
13、形以太網(wǎng)在控制匯聚交換機處實現(xiàn)互聯(lián)互通、信息共享。設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)生產(chǎn)過程監(jiān)測監(jiān)控層是由各個專業(yè)的生產(chǎn)過程監(jiān)測、監(jiān)控子系統(tǒng)構(gòu)成,完成煤炭生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)的過程監(jiān)測及自動化控制。這些子系統(tǒng)采用的技術(shù)和結(jié)構(gòu)形式可以多種多樣,例如,可以是基于PC的分布式系統(tǒng),PLC系統(tǒng),也可以是智能化的機電一體化的設(shè)備,通過總線方 式接入工業(yè)以太網(wǎng)信息監(jiān)控層網(wǎng)絡(luò)節(jié)點聯(lián)網(wǎng)。該層主要功能是實現(xiàn)對井下各安全參數(shù)的監(jiān)測和對采區(qū)工作面主要設(shè)備的控制與監(jiān)測。2.5網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)計網(wǎng)絡(luò)的安全是安全生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)方案的一個重要的設(shè)計內(nèi)容、網(wǎng)絡(luò)安全主要實現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)的在TCP/IP及以下層次上,所以,設(shè)計控制只有獲得授權(quán)的用戶與系統(tǒng)中允許他訪問的節(jié)點,在指定的TCP或UDP端口上進行
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