工业以太环网_工业以太网环网
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******煤业工业以太环网
设计单位：浙江国友通讯设备有限公司
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期：技 术 方 案
0571-87651056 2013-5-18
1、概述
能源是国民经济的基础，我国一次性能源70%以上来自于煤炭，95%以上的煤炭产量来自于井工开采矿井，井工开采矿井平均深度500米左右，煤矿井下采、掘工作面地质条件复杂，环境恶劣，自然灾害多，严重影响煤矿生产和人身安全。对煤矿生产中的各个生产与保障环节的主要参数进行各种各样的监测与控制是煤矿正常、安全生产的重要保障。在我国，传统的监测监控系统基本上都采用集散系统结构，一般由现场测控分站和控制中心主站组成。虽然这些监测监控系统在我国煤炭安全监测监控领域曾经发挥了巨大作用，但随着煤矿生产的发展，这些系统固有的缺陷已严重制约了煤矿生产的发展，这些缺陷主要表现在以下两个方面： 1）缺乏统一的通信协议标准和网络结构，国内生产的安全生产监测监控系统多为封闭系统，系统中使用的通信协议和信息交换标准都是由厂商自己制定的，严格保密，互不兼容，与其它系统联网很困难，难以做到数据共享。网络结构和通信模式多样，极不规范。每种系统都需要建立自己的通信网络，造成重复投资，通信资源利用低下。2）传输速率低，一般监测系统的网络传输速率都在4800bps以下，不仅不能用于传输多路信息，甚至原有系统的扩容也很难实现。这样的传输网络不能同时传输图像和话音信号，也无法形成一个真正的通信网络平台。建设高产高效现代化矿井是当今世界煤炭生产发展的主流，并以一矿一面或一矿两面的生产模式实现高产高效。我国要建设100对高产高效矿井，20对特级高产高效矿井，走集约化生产道路，在效率、单产、技术水平、科学管理、安全生产、经营调度等方面赶上世界先进水平，以先进的网络技术、多媒体技术、数字视频技术、通讯技术、软件技术等采集、处理生产、安全、经营等信息。国家经贸委提出，用信息化改造包括煤炭在内的18个传统行业是我国信息化的重点。而煤炭行业正是最具传统色彩的行业之一。煤炭行业的信息化改造就是用信息技术改造煤炭行业的生产、经营模式，实现从矿山勘探、矿山规划设计、矿山开拓建设、煤矿生产过程、矿山经营决策的数字化、信息化。即以下六个方面：
1）矿产资源信息和矿山设计、矿井建设及开采过程的数字化、可视化。2）煤矿生产过程监控、全矿井生产安全环境监测、生产过程信息综合利用浙江国友通讯设备有限公司
www.daodoc.comET.以太网的标准拓扑结构为总线型拓扑，但目前的快速以太网为了最大程度的减少冲突，最大程度的提高网络速度和使用效率，使用交换机来进行网络连接和组织，这样，一台瓦那个的拓扑结构就成了星型，但在逻辑上，以太网仍然使用总线型拓扑和CSMA/CD(即带冲突检测的载波监听多路访问)的总线争用技术。
本方案力求使矿井各类信息集成为实现异构条件下的信息联通与共享，功能集成为不同应用系统联动、协调有序运行，避免各自孤立的监控系统不能使信息资源和设备资源得以充分发挥的弊端。
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通过本系统的实施使煤矿在采用先进的技术装备上达到国内一流的高产、高效的现代化矿井水平，使矿井生产安全可靠，有效地预防和及时处理各种突发事故和自然灾害；实现全矿井的数据采集、生产调度、经营管理、决策指挥的网络化、信息化、科学化。
3、方案设计原则
煤矿信息化环网建设应遵循以下设计原则： 先进性
整个项目方案按总体规划、分步实施、重点突出。系统采用技术先进成熟的工业以太环网结构体系作为整个综合自动化系统的信息传输平台。充分利用飞速发展的计算机和自动化网络技术，全面准确地体现用户的管理思想及操作方式，建立一个符合标准的、开放的、易管理的自动控制网络系统。遵循“高起点、高技术、高质量、高效率、开放性”原则，结合企业实际情况进行。
开放性
既要在符合通用标准的前提下，兼通多种自动化控制系统，也就是要提供各种层次的尽可能多的符合国际标准的接口，实现子系统最大限度的信息共享。
实用性
新工业环网的设计要综合考虑原有网络的特点，与原有网络合理融合，构成一个整体的数字化网络，为今后的全矿数字化建设搭好高速，智能的信息化网络平台。符合用户的业务工作需求，按照用户的运作模式，实现监控系统信息收集、处理、查询、统计、分析等功能，提供管控一体化水平。
可靠性
在硬件选型、网络设计、支撑环境、应用系统的建设过程中，必须充分体现这一原则。尤其是网络系统设计中必须考虑提高网络运行的可靠性，保证系统在一个节点出现意外时整个系统仍能运行。所采用的技术和设备安全可靠、先进实用并能保证今后能平稳升级、易于扩展。
经济性
是指在一定的资金资源下，尽量有效地利用，以适当的投入，建立一个高水平的、完善的自动化控制网络系统。所有设备的选型配置坚持价格比最优的原则。并充分考虑整个网络的安全建设，实现时实监测，防护，拦截和集中管理的功能。
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WWW.WGY.CC4、系统设计依据
国际标准
《国际标准化组织标准（ISO）》
《国际电气电子工程师协会标准（IEEE）》 《国际电工委员会标准（IEC）》 《以太网通讯标准》 国家标准
《煤矿安全规程》（2010）
《煤矿安全监控系统总体设计规范》 《煤矿监控系统中心站软件开发规范》
《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》（AQ1029-2007）
《爆炸性气体环境用电气设备 第1部分：通用要求》GB3836.1-2000《爆炸性气体环境用电气设备 第2部分：隔爆型“d”》GB3836.2-2000 《爆炸性气体环境用电气设备 第3部分：增安型“e”》GB3836.3-200《爆炸性气体环境用电气设备 第4部分：本质安全型“i”》GB3836.4-2000 《微型计算机通用规范》GB/T9813-2000 《电子计算机场地通用规范》GB/T2887-2000 《煤矿安全监控系统通用技术要求》AQ6201-2006 《煤矿安全监控系统通用技术要求》（MT/T1008-2006）《煤矿瓦斯抽放规范》AQ1027-2006 《矿井抽放瓦斯工程设计规范》MT5018-96 《矿用一般型电气设备》GB/T12173-2008 《通用用电设备配电设计规范》GB50055-93 《矿山电力设计规范》GB50070-2009 《煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求》MT209-90 《煤矿通信、检测、控制用电工电子产品基本实验方法》MT210-90 《煤矿通信、自动化产品型号编制方法和管理办法》MT/T286-1992 《煤矿监控系统主要性能测试方法》MT/T899-1999 《计算机场地技术要求》GBJ45-82 《计算机场地技术条件》GB2887-89 《以太网通讯标准》IEEE802.3 《建筑设计防火规范》GBJ16-37 《电气设备用图形符号》GB/T5465-1996 《电气装置安装工程施工及验收规范》GBF232-92 《视听、视频和电视系统中设备互连的优选配接值》GB/T15859-19955、工业以太网介绍
所谓工业以太网，是指技术上与商用以太网(即IEEE802.3标准)兼容，但在产品设计时，在材质的选用、产品的强度、适用性以及实时性等方面能满足工业现场的需要。简言之，工业以太网是将以太网应用于工业控制和管理的局域网技术。目前的工业控制领域有两种较为流行的技术方案，一个是现场总线技术，另浙江国友通讯设备有限公司
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一个就是工业以太网技术。
现场总线是现今使用最广泛的工业控制技术，但现场总线最大的问题是标准太多，形同没有标准，煤矿需要的是建立统一、开放的网络，各个不同公司的监测监控设备均能够挂接在这个网络上传输，显然，如果使用现场总线，用作连接传感器的设备级网络还可以胜任，但作为井下数据传输的主干网络，则无论在传输速率上、传输距离和链路冗余等方面都不能满足我们的需要，而且势必是使得井下传输网络由一个互不兼容的多系统结构过渡到另一个互不兼容的多系统结构，这显然不符合煤矿建设现代化矿井、实现综合自动化的需要。
与包括现场总线在内的其它网络相比，以太网具有以下优点： 1）应用广泛
以太网是目前应用最为广泛的计算机网络技术，受到广泛的技术支持。几乎所有的编程语言都支持Ethernet的应用开发，如Java，Visual C++及Visual Basic等。这些编程语言由于广泛使用，并受到软件开发商的高度重视，具有很好的发展前景。因此，如果采用以太网作为现场总线，可以保证多种开发工具、开发环境供选择。2）成本低廉
由于以太网的应用最为广泛，因此受到硬件开发与生产厂商的高度重视与广泛支持，有多种硬件产品供用户选择。而且由于应用广泛，硬件价格也相对低廉。目前以太网网卡的价格只有Profibus，FF等现场总线的十分之一，并且随着集成电路技术的发展，其价格还会进一步下降。3）通信速率高
目前通信速率为10Mbps、100Mbps的快速以太网开始广泛应用，1000Mbps以太网技术也已逐渐成熟并投入应用，10Gbps以太网也正在研究，其速率比目前的现场总线快得多。另外以太网可以满足对带宽的更高要求。4）软硬件资源丰富
由于以太网已应用多年，人们对以太网的设计、应用等方面有很多的经验，对其技术也十分熟悉。大量的软件资源和设计经验可以显著降低系统的浙江国友通讯设备有限公司
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开发和培训费用，从而可以显著降低系统的整体成本，并大大加快系统的开发和推广速度。5）可持续发展潜力大
由于以太网的广泛应用，使它的发展一直受到广泛的重视和吸引大量的技术投入。并且，在这信息瞬息万变的时代，企业的生存与发展将很大程度上依赖于一个快速而有效的通信管理网络，信息技术与通信技术的发展将更加迅速，也更加成熟，由此保证了以太网技术不断地持续向前发展。6）易于与Internet连接，能实现办公自动化网络
与工业控制网络的信息无缝集成，传统的工业控制网络体系结构由于在企业网络不同层次应用不同类型的网络，它们之间需要安装网关对数据进行转换。如今的控制网络中，以太网已经成为企业层和控制层的主要网络技术。同时，控制器、PLC和DCS厂商已经开始提供以太网接口，这使得整个网络的瓶颈效应集中在应用现场总线的设备层上。
通过以上分析可以看到，以太网在技术、速度和价格等许多方面都有着其它网络无可比拟的优势，随着以太网性能的提高和解决以太网实时性问题的技术不断推出，将以太网应用于工业现场将是工业控制领域的必然选择。
目前，工业以太网在地面上已经有实际应用。国家煤矿安全监察局有关领导在新近举行的制定《煤矿安全监测监控系统安全条件》研讨会上提出，使用工业以太网作为井下的主干传输网络、现场总线作为连接传感器等现场设备的网络，应当是近期内矿井传输网络的研究重点和建设方向。可以预见、工业以太网也将是未来矿井宽带通信网络建设的必然选择。
6、矿用工业以太网的实现 6．1 工业以太环网设计目标
系统建成后，能够满足业主的需求，把各子系统有机整合在一起，能使煤矿井上下各生产环节的生产工况信息在现有条件下进行有效集成，能够将各子系统的数据进行深入挖掘，进而实现相关联业务数据的综合分析以及生产状态的实施评估，达到“管控一体化”和统一调度指挥决策的目标。建立两个独立的以太网系统，井下公共环网和通风瓦斯检测专用环网，做到
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2、当其中某一段工作中的光纤线路被破坏或相应的网络设备发生故障时，整个网络会自愈，并在50ms内恢复正常的通讯，构成三级冗余。
3、各监测系统人数据实现综合集成，各系统实时数据统一数据库存储。
1、。
6．2设备主要技术参数及性能的详细描述
考虑到实际情况和要求，我们在产品的选择上采用隔爆兼本安型网络交换机2台，适合煤矿高瓦斯高粉尘环境下使用，采用工业以太网冗余技术、自愈功能，保证了当一处线路出现故障时，可以报出故障信号，并且整条线路仍可以保持通讯畅通。
煤矿环网内目前要接的设备是地面和井下工业视频、广播系统和无线通信系统，随着信息化建设的需要，后续会逐渐加入综合自动化系统，包括：中央水泵房无人值守、主通风机在线监测、皮带在线监测、副井提升在线、锅炉房在线监测、压风机在线监测、顶板压力在线监测、瓦斯抽放在线监测、污水处理在线监测、地面35KV及井下10KV变电站、人员定位系统等都会接入到环网系统中。
采用KT204-F1型矿用隔爆兼本安型通信分站（矿用隔爆兼本安型环网交换机）井下主干网络传输速率可达1000Mbps。
8、售后服务
8.1售后服务的形式
(1)电话咨询及追踪服务
我公司提供每天不间断的电话支持服务，解答用户在系统使用、维护过程中遇到的问题，及时提出解决问题的建议和操作方法，并电话询问用户使用情况。
(2)现场响应
自收到用户服务请求起，若以上服务形式不能解决问题，公司将在最短时间内派技术人员到现场进行故障处理。
(4)和约服务
若用户需要以上两种服务承诺之外的其它服务，公司可根据用户的具体要求经双方协商签订服务和约，公司将按照合约向用户提供服务。8.2售后服务的内容
(1)技术培训
技术培训工作的好坏，直接关系到用户是否能够熟练掌握和使用整个系统，浙江国友通讯设备有限公司
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因此我公司非常重视培训工作。合同签定后，我公司将组织有关人员确定培训实施方案及内容，对用户进行技术培训。
(2)保修服务的承诺
我公司将以合同为依据，对所售的产品和承担的工程承诺相应的免费保修。免费保修期为1年，保修期间，负责维修和备件的免费更换，人为破坏不在保修范围内。保修期外，继续承诺整个工程的维修保养，功能升级等服务。保修期满后我方优惠供应备品备件。
我公司专业工程师负责系统的维护工作。若系统出现紧急故障，24小时内技术人员前往现场处理问题。
我公司每年招开学习班，可邀请贵单位来杭州培训学习。8.3山西太原办事处服务
公司在太原设立办事处，随时派有专业的技术人员，有备品备件，方便山西区域客户服务。
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