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KJJ1140矿用万兆工业环网系统

矿井自动化监控系统采用工业以太网的网络结构,以10G工业以太网作为综合自动化的主干网络,各个监控自动化子系统通过10G工业交换机接入主干网络,该方案可以解决就地控制存在的事故隐患,减少各设备之间相互脱节、无法充分发挥效率的缺点。系统由地面控制中心、现场分站、信息传输介质、网络通信接口设备组成,以实现先进的、统一的自动化控制网络平台,使整个系统配置合理,信息共享,安全可靠,提高指挥效率和生产率。

采用工业以太环网后,解决了传输集成的问题。当工业以太环网下井后,各子系统数据信息均汇集到环网中传输,每个子系统不再敷设一根井下到地面的传输线,结构清晰,维护简单。目前本公司已具有系列产品,可以做到全矿井范围内的“三网合一”,即数据、语音、视频的信息数字化后合在一条线路上传输。

1万兆工业环网系统采用:

1)、采用环网冗余技术

煤矿井下环境条件恶劣,尤其是信道的故障率******,因此本设计方案采用光纤环网冗余技术,地面上要求高可靠性的自动化控制系统也通过环网接入到综合自动化控制系统,大大提高了矿井自动化系统的可靠性。在物理上和逻辑上兼顾到传输信道、管控服务器、调度主机、供电电源的冗余,并且确保传输通路、数据服务、监控工作站、供电电源的安全可靠。网络交换机采用工业以太网交换机。

2)、异构系统的互联互通

本设计方案分别在网络级和串口级提供了多种符合国际主流标准的接口方式,便于各种子系统的接入,实现******限度的信息共享。它能够集成不同厂家的硬件设备和软件产品,实现各系统间互操作,并将各系统数据集成。

3)、先进的体系结构

采用B/S模式设计三层网络体系结构,便于及时、准确地采集各个子系统的工况、生产和安全参数,方便管理层实时查询、分析和决策。

应用系统采用三层或多层架构。遵循统一数据出口和统一数据入口的原则,通过统一的一站式服务门户对外给用户提供闭环式服务和共享机制,对内整合各业务应用系统。通过对上层应用服务的请求,调度下层业务逻辑及其相关业务系统的资源,完成以事件为驱动的工作流和数据流的运行。

4)、采用先进技术

按照“管控一体化”的要求,在经营管理系统和自动化控制系统之间建立处理联系,实现企业管理信息系统与工业控制现场的无缝连接。

5)、实时信息数据集成

以信息集成平台为核心,将实时数据流在企业统一信息平台上集成起来,同时,针对统一信息平台开发各种综合应用,形成集成化、网络化应用。各种图形、图像、报表信息都可以通过Web的方式在任何一台终端统一浏览,统一界面。

6)、统一的数据仓库

在集成化的数据管理中,数据一旦被输入,在整个系统中都可以使用。这是因为所有的数据是在一个数据库中进行管理的。这样就大大提高了工作效率,降低了工程的实施难度。

7)、安全性

充分考虑系统和数据的安全性。系统应具有较强的身份认证、授权、加密等机制、完善******的事件日志、数据备份和病毒防护功能。

2矿井综合自动化系统设计目标

1).在设计中采用先进的自动化、通讯、计算机网络、软件编程技术对矿井井上下的自动化系统进行系统集成,实现在矿调度监控中心对各自动化系统的“管控一体化”。使整个系统达到国内、国际先进水平。

2).在网络平台的设计中采用多种网络技术保证数据传输的实时性、可靠性、安全性,使网络具有较强的适应性和开放性。

3).采用的通用软件开发方式、编程语言、标准的接口技术,为用户提供运行稳定、操作方便、界面友好的应用软件,应用软件具有较高的开放性,较强的组态性。

4). 针对不同的网络隐患采用采用不同的安全防范技术对网络进行设计。

5). 利用综合自动化的信息平台建立防灾指挥决策系统,以提高矿井防灾救灾的响应速度,降低人员伤害及财产损失。

6).设备选型既要先进又要考虑煤矿特殊的工作环境对设备的要求。

对矿井综合自动化控制系统进行信息集中、控制分散,矿井综合自动化控制系统建设总效果是:在生产设备质量可靠、环境条件许可、生产机构和管理水平配套的情况下,逐步做到井下电器设备均能在地面调度中心集中控制和监视,井下各系统的控制实现无人值守,进有巡检工进行巡视和维护;对地面各车间除副井绞车房、锅炉房和瓦斯抽放站外,均实现无人职守,设备的控制和监视均在调度中心进行,实现全矿的管控一体化。

一、前言

1、网络拓扑结构

矿井综合自动化控制系统,根据管控一体化思想,以三层网络为基础,结合自动化、信息、计算机、网络、通讯的新理论和技术,采用******先进的自动化产品、网络产品和工业控制软件、数据库软件,将煤矿生产、管理的各个环节,统一在一个网络平台上,形成一个统一、完整的有机整体,使其在生产规模、系统结构、网络通讯、自动化覆盖范围方面处于******先进水平。

矿井综合自动化系统网络采用三层物理网络结构,即信息管理层、综合自动化层和设备层。

KJ660工业以太环网系统拓扑结构示意图


信息管理层网络系统:采用星型以太网结构,配备高性能第三层万兆以太网核心交换机形成骨干核心交换系统,汇聚环网核心交换机数据,通过划分VLAN,区分各职能部门间的网络隔离,建立安全的网络访问环境,根据需要通过核心交换系统的第三层路由交换,转发部门间信息包,同时防止广播风暴及屏蔽不安全访问;与上级部门互通可通过VPN方式建立安全的连接,在核心交换机与接入路由器之间配备防火墙,实现数据过滤和内网安全保护;由核心交换机向下配备连接若干台接入交换机,供各生产部门级100M访问。

控制层:由核心交换到控制层工业网采用1000M主干连接,与信息层之间配备网闸,实现控制层网络与信息层网络的有效隔离,控制层采用两个环型工业以太网结构,配备二台工业级汇聚交换机,这二台工业级汇聚交换机建立两个环型工业以太网系统,井下1000M环形以太网、地面1000M环形以太网组成,两个相对独立的环形以太网在控制汇聚交换机处实现互联互通、信息共享。

设备层网络系统:设备层的数据信号和控制信号传输是基于工业以太环网网络,控制采用系统内自己中心站控制和平台可控,与第三方系统则采用通用传输协议进行互联,完成不同厂家,不同设备的互连互通。

二、管理平台

1、管理局域网需求

1.1 局域网规划需求

目前,煤矿自动化系统已经根据不同的业务状况规划了信息管理网、调度网,综合控制环网相互间需要处于实时连接状态,网间需要进行隔离,确保安全生产。

1.2服务器建设需求

业务信息公共服务平台建设内容包括安全监控、人员管理、无线通讯、瓦斯抽放系统、语音扩播、电力监控等多个系统。由于业务的复杂性、对象的多样性,必须选用高可用性的主机和服务器系统。服务器包括数据库服务器和应用服务器两部分建设。

1.3数据存储需求

由于矿井IT信息服务平台涉及到煤矿安全生产的关键数据,计算机故障、人为错误、黑客和病毒等行为将威胁到数据安全,因此必须进行数据存储及安全保障,防止数据的破坏和丢失,数据存储系统建设将从系统稳定性高,技术先进,性能优良,利于管理和操作等方面进行考虑。

1.4安全系统建设需求

搭建整个安全系统,并针对应用和信息密级对安全子系统和安全边界进行划分,对不同的安全子系统,提出相应的安全策略和措施,确保业务信息、地理信息、设备信息等在内、外网中数据的机密性和完整性。


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