礦井監(jiān)控自動(dòng)控制項(xiàng)目方案

1 工程簡(jiǎn)介
隨著網(wǎng)絡(luò)化、信息化概念向自動(dòng)化領(lǐng)域的不斷滲透，礦井監(jiān)控自動(dòng)化控制理念和技術(shù)也在不斷發(fā)展。在監(jiān)控工程控制系統(tǒng)中，采用基于工業(yè)以太網(wǎng)的集成式全分布控制系統(tǒng)，具有高度的分散性、實(shí)時(shí)性、可靠性、開(kāi)放性和互操作性的特點(diǎn)，同時(shí)也可以做到數(shù)據(jù)、語(yǔ)音和視頻“三網(wǎng)合一”的系統(tǒng)。

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
整個(gè)礦井監(jiān)控處理自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控區(qū)域分為井上控制部分和井下控制部分，井上控制部分主要是對(duì)地面電力調(diào)度系統(tǒng)、地面消防系統(tǒng)、主井提升系統(tǒng)、副井提升系統(tǒng)、地面監(jiān)視系統(tǒng)、瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)、主井通風(fēng)系統(tǒng)及辦公等方面的控制聯(lián)網(wǎng)。井下控制部分是以調(diào)度中心為主控的，其他分控系統(tǒng)包括： 井下排水、井下運(yùn)輸、人員監(jiān)控、井下視頻監(jiān)控系統(tǒng)、井下輔助系統(tǒng)、井下變電。 井上網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用100M或者1000M光纖冗余工業(yè)環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)將各個(gè)控制部分連接起來(lái)，可以通過(guò)路由和放火墻與公網(wǎng)連接。井下的調(diào)度中心采用兩臺(tái)KIEN 9001（19英寸機(jī)架型交換機(jī)，24個(gè)RJ45口，2個(gè)多模冗余光口）與采面控制系統(tǒng)的工業(yè)交換機(jī)KIEN 6000-2S組成的100M工業(yè)光纖冗余環(huán)網(wǎng)，根據(jù)具體需要可以組成一個(gè)或多個(gè)光纖冗余環(huán)。并通過(guò)井下光纜與井上的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)良好結(jié)合。本方案所有工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)個(gè)光纖環(huán)網(wǎng)共同匯集到指揮中心的交換機(jī)上。然后通過(guò)服務(wù)器進(jìn)行管理。如圖所示；
如果在系統(tǒng)工作時(shí)交換機(jī)的連接介質(zhì)發(fā)生故障，環(huán)形結(jié)構(gòu)將在小于300ms時(shí)間內(nèi)切換網(wǎng)絡(luò)工作拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。不影響整個(gè)系統(tǒng)的工作，從而保證了系統(tǒng)的可靠性。而且在同樣的冗余度下，冗余環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)不僅減少了風(fēng)險(xiǎn)的集中，更降低了實(shí)現(xiàn)成本。可以靈活的與其他網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)接入。良好的安全特性能夠保證數(shù)據(jù)安全傳輸。

2.2．1 冗余環(huán)網(wǎng)工作原理
工業(yè)冗余環(huán)網(wǎng)的設(shè)計(jì)是為了實(shí)現(xiàn)在惡劣環(huán)境下，數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性、可靠性和實(shí)時(shí)性。
1． 物理連接上成環(huán)型
2． 工作時(shí)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)成鏈狀結(jié)構(gòu)，有一段是不傳輸數(shù)據(jù)，只傳輸硬件間的數(shù)據(jù)流，用來(lái)相互通知各自的狀態(tài)給其他設(shè)備。環(huán)上的每一個(gè)設(shè)備都知道并隨時(shí)通知其他設(shè)備自己的狀態(tài)。
3． 一旦有一段網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障，臨近交換機(jī)會(huì)馬上通知其他交換機(jī)，極短的時(shí)間內(nèi)這一信息就會(huì)傳遍全網(wǎng)。
4． 作為“根”的交換機(jī)就會(huì)實(shí)行切換，就是原來(lái)沒(méi)有數(shù)據(jù)通過(guò)的那段鏈路馬上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。整個(gè)切換時(shí)間為300毫秒。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)還是呈鏈狀工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)冗余。
5． 當(dāng)損壞的網(wǎng)絡(luò)修復(fù)后，網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)到初始工作狀態(tài)。
6． 東土電信的工業(yè)以太網(wǎng)產(chǎn)品溫度滿足 -35℃~~75℃
7． 環(huán)境相對(duì)濕度：10%~~~95%（無(wú)凝露）
8． IP30防護(hù)等級(jí)，鋁制外殼，無(wú)風(fēng)扇設(shè)計(jì)。
9． 電磁兼容符合的標(biāo)準(zhǔn)：EN50082-2

2.2 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)分析
采用以太網(wǎng)作為交換傳輸和接入平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)十分明顯。其一是巨大的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)和長(zhǎng)期的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，以及目前所有流行的操作系統(tǒng)和應(yīng)用也都與以太網(wǎng)兼容；其二，以太網(wǎng)性能價(jià)格比好，初始成本和運(yùn)營(yíng)成本均較低；另外，以太網(wǎng)的擴(kuò)展性好，容易安裝開(kāi)通，并且可靠性較高。以太網(wǎng)接入采用異步工作方式，很適合于處理IP突發(fā)數(shù)據(jù)流。目前以太網(wǎng)從共享媒質(zhì)轉(zhuǎn)向全雙工LAN交換后，在相當(dāng)程度上實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)間的信息隔離，消除了鏈路帶寬的競(jìng)爭(zhēng)和潛在的碰撞機(jī)會(huì)，同時(shí)使以太網(wǎng)的傳輸距離也大大地得到擴(kuò)展。
近來(lái)，以太網(wǎng)已逐漸向城域網(wǎng)甚至廣域網(wǎng)擴(kuò)展。從技術(shù)上看，以太網(wǎng)是一種很簡(jiǎn)單的解決方案，只需要最少量的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和測(cè)試工作，應(yīng)用多年，為用戶所熟悉，業(yè)務(wù)指配時(shí)間可以減少到幾個(gè)小時(shí)或幾天；其次，以太網(wǎng)是標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，互換互操作性好，具有廣泛的軟硬件支持，成本低。有人預(yù)測(cè)，在城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)上，以太網(wǎng)成本可能SDH和ATM的25%和10%；最后，以太網(wǎng)是與媒體無(wú)關(guān)的承載技術(shù)，可以透明地與銅線對(duì)、電纜和各種光纖等不同傳輸媒體接口，避免了重新布線的成本。從結(jié)構(gòu)上看，以太網(wǎng)正以前所未有的端到端解決方案面目出現(xiàn)，消去了其他解決方案所必不可少的網(wǎng)絡(luò)邊界處的格式變換，減少了網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性。同時(shí)，以太網(wǎng)是具有很好擴(kuò)展性的解決方案，其速率可以從10Mbits/s、100Mbits/s、1Gbits/s一直擴(kuò)展到10Gbit/s。從管理上看，由于同樣的系統(tǒng)可以應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)層面上，因此，網(wǎng)絡(luò)管理可以大大簡(jiǎn)化。

方案：
綜上所述，我們選用公司的交換工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)KIEN6000-2S和 KIEN 9001，組成工業(yè)級(jí)冗余環(huán)網(wǎng)。

KIEN 6000 工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)
1 設(shè)備特點(diǎn)
◆ 采用工業(yè)級(jí)元器件和專門設(shè)計(jì)，確保產(chǎn)品的高可靠性。
◆ 可在極端的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定工作，能適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)惡劣的工作環(huán)境。
◆ 本產(chǎn)品組網(wǎng)十分靈活，可組成超級(jí)光纖自愈環(huán)網(wǎng)、超級(jí)以太網(wǎng)自愈環(huán)網(wǎng)，方便了用戶的使用。
◆ 上聯(lián)冗余的10/100Mbit/s雙絞線端口，利用上聯(lián)冗余接口，可以組成自愈環(huán)網(wǎng)。提高系統(tǒng)可靠性。
◆ 具有先進(jìn)的解環(huán)自愈功能，當(dāng)環(huán)網(wǎng)中某處出現(xiàn)故障時(shí)，通訊數(shù)據(jù)能夠快速切換到備用網(wǎng)絡(luò)上，保證網(wǎng)絡(luò)通訊正常，自愈時(shí)間小于300ms。
◆ 支持電口自動(dòng)協(xié)商功能，無(wú)需配置，可自動(dòng)與對(duì)端電口設(shè)置保持一致。
◆ 具有基于WEB的KIEN網(wǎng)管系統(tǒng)，功能強(qiáng)大，方便管理和維護(hù)。
◆ 支持虛擬網(wǎng)絡(luò)（VLAN）標(biāo)準(zhǔn)來(lái)控制廣播域和網(wǎng)段流量，可以提高網(wǎng)絡(luò)性能、安全性和可管理性。
◆ 堅(jiān)固而精致的外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具有一定的防護(hù)等級(jí)。
產(chǎn)品提供多種安裝方式，如卡軌式、壁掛式等，適用于不同的安裝條件。

以上是產(chǎn)品的基本特點(diǎn)，我們?nèi)绻诠饫|鋪設(shè)允許的情況下，組建自愈環(huán)網(wǎng)，不僅節(jié)約了設(shè)備資金成本，而且最大限度的發(fā)揮了設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)高可靠性優(yōu)勢(shì)。