【正文】 傳真： 051680139977 網(wǎng)址： Email: 第 16 頁 共 64 頁 煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范 GB502152020 爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備本質(zhì)安全型電路和電氣設(shè)備要求 爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備通用要求 煤礦通信、檢測、控制用電工產(chǎn)品通用技術(shù)條件 MT 20990 煤礦用信息傳輸裝置 MT/T8992020 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)軟件通用技術(shù)要求 MT/T10082020 煤礦電氣圖專用圖形符號 MT／ T 5701996 煤礦用帶式輸送機安全規(guī)范 MT 6541997 煤礦監(jiān)控系統(tǒng)主要性能測試方法 MT/T 7721998 工業(yè)電視系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范 GBJ11587 礦用一般型電氣設(shè)備要求 GB/T 121732020 電子計算機機房設(shè)計規(guī)范 GB501742020 建筑內(nèi)部裝修設(shè)計防火規(guī)范 GB 5022295 煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范 GB502152020 建筑物防雷設(shè)計規(guī)范 GB 500572020 建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范 GB503432020 工業(yè)控制環(huán)網(wǎng)系統(tǒng) XXX 礦井 統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺是保證整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)，工業(yè)以太網(wǎng)平臺 主要作用是為礦區(qū) 提供一個 安全可靠、容量大、功能強、便于維護、穩(wěn)定可靠的傳輸網(wǎng)，以保證各種業(yè)務(wù)的穩(wěn)定傳輸 ；包括 建立滿足礦區(qū)數(shù)據(jù)及流媒體業(yè)務(wù)需求的數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)，建立滿足礦區(qū)生產(chǎn)、生活的圖像業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，為礦區(qū)的安全生產(chǎn)提供可靠有效的通信保證。 綜合自動化網(wǎng)絡(luò)平臺 是礦區(qū)綜合自動化的業(yè)務(wù)主要承載平臺，網(wǎng)絡(luò)平臺的規(guī)劃、建設(shè)決定了網(wǎng)絡(luò)的運行質(zhì)量和發(fā)展，是綜合自動化的重要組成部分。 XX 煤礦 工業(yè)以太環(huán)網(wǎng) 系統(tǒng)設(shè)計方 案 電話： 051680139999 80139988 傳真： 051680139977 網(wǎng)址： Email: 第 17 頁 共 64 頁 以 太網(wǎng)在工業(yè)控制領(lǐng)域應(yīng)用的發(fā)展趨勢 一般來說，現(xiàn)場總線標準的通信協(xié)議比較簡單，通信速率比較低。如基金會總線 FF 的 HI 和 PROFIBUSPA 的傳輸速率只有 。但隨著儀器儀表智能化的提高，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)也必將趨于復(fù)雜，未來傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可能已不滿足幾個字節(jié)，甚至是 WEB 網(wǎng)頁，所以網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)母咚傩栽诠I(yè)控制中越來越重要。 隨著智能傳感器和各種設(shè)備的應(yīng)用和工業(yè)管理自動化的深入，在未來幾年里，估計信息量還要再增加 1030 倍。管理者希望得到更多的實時信息，比如生產(chǎn)系統(tǒng)、資源管理系統(tǒng)、出勤記錄、勞動報告、物資跟蹤、維修管理系統(tǒng)、質(zhì)量信息系統(tǒng)、決 策支持系統(tǒng)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)等。管理者不希望只能在一段時間后，才得到匯總信息。以太網(wǎng)以其廉價高速方便的特性獲得更多青睞。 另一重要原因時以太網(wǎng)已經(jīng)在局域網(wǎng)和 Inter 上取得成功，而工業(yè)底層網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)場總線協(xié)議則數(shù)目眾多，不同協(xié)議的兼容問題一直困擾工業(yè)界。底層網(wǎng)絡(luò)引入以太網(wǎng)不僅使現(xiàn)場層、控制層和管理層在垂直層面方便集成，更能降低不同廠家設(shè)備在水平層面上的集成成本。所以以太網(wǎng)向控制系統(tǒng)的底層延伸是順理成章的。 工業(yè) 以太網(wǎng)是最佳選擇 與 包括現(xiàn)場總線在內(nèi)的其它網(wǎng)絡(luò) 相比 ， 以太網(wǎng)具有以下優(yōu)點 ： 應(yīng)用廣泛 以太網(wǎng)是 目前應(yīng)用最為廣泛的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，受到廣泛的技術(shù)支持。幾乎所有的編程語言都支持 Ether 的應(yīng)用開發(fā)，如 Java， Visual C++及 Visual Basic等。這些編程語言由于廣泛使用，并受到軟件開發(fā)商的高度重視，具有很好的發(fā)展前景。因此，如果采用以太網(wǎng)作為現(xiàn)場總線，可以保證多種開發(fā)工具、開發(fā)環(huán)境供選擇。 成本低廉 由于以太網(wǎng)的應(yīng)用最為廣泛，因此受到硬件開發(fā)與生產(chǎn)廠商的高度重視與廣泛支持，有多種硬件產(chǎn)品供用戶選擇。而且由于應(yīng)用廣泛，硬件價格也相對低廉。目前以太網(wǎng)網(wǎng)卡的價格只有 Profibus， FF 等 現(xiàn)場總線的十分之一，并且隨著 XX 煤礦 工業(yè)以太環(huán)網(wǎng) 系統(tǒng)設(shè)計方 案 電話： 051680139999 80139988 傳真： 051680139977 網(wǎng)址： Email: 第 18 頁 共 64 頁 集成電路技術(shù)的發(fā)展，其價格還會進一步下降。 通信速率高 1000Mbps 以太網(wǎng)技術(shù) 已 成熟應(yīng)用， 10Gbps 甚至更高速 以太網(wǎng)也正在研究，其速率比目前的現(xiàn)場總線快得多。另外以太網(wǎng)可以滿足對帶寬的更高要求。 軟硬件資源豐富 由于以太網(wǎng)已應(yīng)用多年，人們對以太網(wǎng)的設(shè)計、應(yīng)用等方面有很多的經(jīng)驗，對其技術(shù)也十分熟悉。大量的軟件資源和設(shè)計經(jīng)驗可以顯著降低系統(tǒng)的開發(fā)和培訓(xùn)費用，從而可以顯著降低系統(tǒng)的整體成本，并大大加快系統(tǒng)的開發(fā)和推廣速度。 可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Υ? 由于以太網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，使它的發(fā)展一直受 到廣泛的重視和吸引大量的技術(shù)投入。并且，在這信息瞬息萬變的時代，企業(yè)的生存與發(fā)展將很大程度上依賴于一個快速而有效的通信管理網(wǎng)絡(luò)，信息技術(shù)與通信技術(shù)的發(fā)展將更加迅速，也更加成熟，由此保證了以太網(wǎng)技術(shù)不斷地持續(xù)向前發(fā)展。 易于與 Inter 連接，能實現(xiàn)辦公自動化網(wǎng)絡(luò) 與工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的信息無縫集成，傳統(tǒng)的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)由于在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)不同層次應(yīng)用不同類型的網(wǎng)絡(luò)，它們之間需要安裝網(wǎng)關(guān)對數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換。如今的控制網(wǎng)絡(luò)中，以太網(wǎng)已經(jīng)成為企業(yè)層和控制層的主要網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。同時，控制器、 PLC和 DCS 廠商已經(jīng)開始提供以太網(wǎng)接口， 這使得整個網(wǎng)絡(luò)的瓶頸效應(yīng)集中在應(yīng)用現(xiàn)場總線的設(shè)備層上。 綜合信息 網(wǎng)絡(luò) 平臺結(jié)構(gòu)模式 根據(jù)以上分析和要求，結(jié)合最先進的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)， XXX 礦井 綜合信息網(wǎng)絡(luò) 平臺采用基于高速工業(yè)以太冗余環(huán)網(wǎng)的三層結(jié)構(gòu)模式。 XX 煤礦 工業(yè)以太環(huán)網(wǎng) 系統(tǒng)設(shè)計方 案 電話： 051680139999 80139988 傳真： 051680139977 網(wǎng)址： Email: 第 19 頁 共 64 頁 企 業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在技術(shù)設(shè)計時，其網(wǎng)絡(luò)可靠性和安全性是第一位的，同時要建設(shè)高帶寬 、高可靠性 的網(wǎng)絡(luò)主干 。 在 XXX 礦井 綜合信息 網(wǎng)絡(luò) 平臺 骨干網(wǎng)的設(shè)計中將采用 工業(yè)以太冗余環(huán)網(wǎng) 技術(shù)組成。在此基礎(chǔ)上再通過 二 級、 三 級接入層 交換機 到達 應(yīng)用現(xiàn)場 。 在煤礦工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)和企業(yè)管理層局域網(wǎng)之間設(shè)置防火墻，用來隔離管理網(wǎng)與生產(chǎn)控 制網(wǎng)，保證生產(chǎn)控制網(wǎng)的安全。 XXX 礦井 工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)建設(shè) 關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計 礦用工業(yè)以太網(wǎng)必須整合工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)（包括環(huán)型冗余技術(shù)、鏈路聚集技術(shù)等）、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)等最為先進的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能最大限度地保證煤礦數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)目煽啃院蛯崟r性。 （ 1）工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù) XX 煤礦 工業(yè)以太環(huán)網(wǎng) 系統(tǒng)設(shè)計方 案 電話： 051680139999 80139988 傳真： 051680139977 網(wǎng)址： Email: 第 20 頁 共 64 頁 普通商用以太網(wǎng)不能保證網(wǎng)絡(luò)的冗余性、可靠性和實時性，為使以太網(wǎng)能夠成功應(yīng)用在工業(yè)控制領(lǐng)域，許多研發(fā)機構(gòu)和廠商相繼推出了以太網(wǎng)的環(huán)冗余和鏈路聚合等技術(shù)。 ? 工業(yè)以太網(wǎng)環(huán)冗余技術(shù) 由于很多場合環(huán)境惡劣，存在網(wǎng)絡(luò)意外斷裂的可能較大，而另一方面，出于生產(chǎn)和安全的需要，對網(wǎng)絡(luò)的可靠性要求又很高，所以需要信息傳輸網(wǎng)絡(luò)能夠提供鏈路冗余。環(huán)型以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)在很大程度上解決了以太網(wǎng)的容錯問題，提高了以太網(wǎng)的可靠性。環(huán)型網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造了一個簡單環(huán)，從而保證了在某條鏈路意外損壞時數(shù)據(jù)仍然可以通過備用鏈路傳輸。在交換式以太網(wǎng)中，冗余的管理能夠?qū)崿F(xiàn)很高的網(wǎng)絡(luò)可用性，交換式高速以太網(wǎng)啟用環(huán)冗余的時間少于 300ms，也就是說，一條鏈路出錯后，網(wǎng)絡(luò)可以在 300ms 時間以內(nèi)重新可用。 ? 鏈路聚合技術(shù) 鏈路技術(shù)可以在不改變現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及原有布線的條件下，使用專用的軟件或軟硬件結(jié)合的 產(chǎn)品，把多條交換機到服務(wù)器或交換機到交換機的數(shù)據(jù)通道捆綁起來，形成一條邏輯上的高帶寬數(shù)據(jù)鏈路，滿足高帶寬應(yīng)用的需要，同時還可以增加網(wǎng)絡(luò)的負載均衡能力以及容錯性，極大地提高整個系統(tǒng)的性能。當聚合鏈路中一條或幾條（不是全部）意外損壞時，數(shù)據(jù)仍然可通過剩余的物理鏈路傳輸。 （ 2）嵌入式系統(tǒng)技術(shù) 嵌入式系統(tǒng)是能夠完成一種或多種特定功能的計算機系統(tǒng)，是軟硬件的緊密結(jié)合體。具有軟件代碼小、高度自動化、響應(yīng)速度快等特點，特別適合于要求實時和多任務(wù)的應(yīng)用環(huán)境。其最大的特點是其目的性或針對性很強，每一套嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計都 有其特殊的應(yīng)用場合與特定功能，這也是嵌入式系統(tǒng)與通用的計算機系統(tǒng)最主要的區(qū)別。另外，嵌入式技術(shù)與實時性有著天然的聯(lián)系。由于嵌入式系統(tǒng)是為特定的目的而設(shè)計，且常常受到空間、成本、存儲、帶寬等的限制，因此它必須最大限度地在硬件和軟件上“量身定做”以提高效率，這樣的結(jié)果最終導(dǎo)致了實時性的增強。 在網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備和工業(yè)控制領(lǐng)域，嵌入式系統(tǒng)發(fā)揮了重要的作用，目前主 XX 煤礦 工業(yè)以太環(huán)網(wǎng) 系統(tǒng)設(shè)計方 案 電話： 051680139999 80139988 傳真： 051680139977 網(wǎng)址： Email: 第 21 頁 共 64 頁 要應(yīng)用在路由器和交換機上。從根本上說，在網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備中，只要用到了 CPU，那么在其上一定要運行一個完成特定功能的操作系統(tǒng)，也就是嵌入式系統(tǒng)，所以嵌入式系統(tǒng)和網(wǎng) 絡(luò)通信設(shè)備是不可分割的。 實時多任務(wù)操作系統(tǒng)（ RTOS）是嵌入式應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)和開發(fā)平臺，它嵌入在目標代碼中，在系統(tǒng)復(fù)位后首先執(zhí)行，負責(zé)在硬件基礎(chǔ)之上，為應(yīng)用軟件建立一個功能更為強大的運行環(huán)境，用戶的其它應(yīng)用程序都建立在 RTOS 之上。實時操作系統(tǒng)主要任務(wù)是對事件的進行實時的處理，雖然事件可能在無法預(yù)知的時刻到達，但是軟件上必須在時間發(fā)生時能夠在嚴格的時限之內(nèi)作出相應(yīng)，即使在尖峰負荷下也應(yīng)如此。另外，實時操作系統(tǒng)的重要特點是具有系統(tǒng)的可確定性，即系統(tǒng)能對運行情況的最好和最壞等情況作出精確的估計。 RTOS 是計算 機專家們多年潛心研究的結(jié)果，使用 RTOS 不僅增加了嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性，而且應(yīng)用程序的調(diào)試也會方便許多。 煤礦安全生產(chǎn)中一個關(guān)鍵的因素就是保證監(jiān)測信息和控制信息的實時傳遞，因而我們在礦用工業(yè)以太網(wǎng)產(chǎn)品設(shè)計時選擇具有高實時性保證的嵌入式操作系統(tǒng)和嵌入式處理器芯片，即使在網(wǎng)絡(luò)需要傳輸圖像、話音等大數(shù)據(jù)量的信號時，也能保證控制信號等重要信息的實時性。結(jié)合嵌入式 Web Server 技術(shù)，可以通過瀏覽器界面方便地對交換機進行管理和控制。 XXX 礦井 工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 設(shè)計 (1) 工業(yè)以太網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu) XXX 綜合信息自動化控制平臺的主干網(wǎng)結(jié)構(gòu)采用環(huán)形工業(yè)以太網(wǎng)，主干網(wǎng)傳輸介質(zhì)為光纖，采用工業(yè)以太網(wǎng)交換機進行數(shù)據(jù)交換。地面、井下各設(shè)一個環(huán)網(wǎng)，兩個環(huán)網(wǎng)相聯(lián)構(gòu)成一個統(tǒng)一的礦井監(jiān)控信息子網(wǎng)，該子網(wǎng)運行在一個相對獨立的網(wǎng)段中，通過硬件防火墻與以后建立的礦企業(yè)網(wǎng)（也即是信息網(wǎng)絡(luò)）隔離。工業(yè)環(huán)網(wǎng)與企業(yè)信息網(wǎng)間采用雙網(wǎng)卡信息發(fā)布服務(wù)器 +防火墻 +隔離網(wǎng)閘技術(shù)，或建議其它安全性更高的方式。礦井自動化控制系統(tǒng)主控設(shè)備設(shè)于調(diào)度監(jiān)控中心。 配置管控服務(wù)器、各專業(yè)服務(wù)器、大屏幕控制器、調(diào)度室各專業(yè)操控站，管控制網(wǎng)通過防火墻和隔離網(wǎng)閘與 信息網(wǎng)的核心交換機連接。訪問 Web 服務(wù)器、 XX 煤礦 工業(yè)以太環(huán)網(wǎng) 系統(tǒng)設(shè)計方 案 電話： 051680139999 80139988 傳真： 051680139977 網(wǎng)址： Email: 第 22 頁 共 64 頁 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、視頻服務(wù)器，信息網(wǎng)通過防火墻訪問外網(wǎng)。工業(yè)以太網(wǎng)主干網(wǎng)絡(luò)傳輸速率 1000Mbps，網(wǎng)絡(luò)多功能智能分站與主干網(wǎng)的連接為 10/100Mbps 自適應(yīng)。同時，提供智能網(wǎng)關(guān)等設(shè)備，可使井下原有的各種底層設(shè)備、監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)