礦井萬兆工業以太環網
kj148?綜合自動化礦井萬兆工業以太環網工業以太網優點
與包括現場總線在內的其它網絡相比,以太網具有以下優點:
應用廣泛bwg0214
以太網是目前應用廣泛的計算機網絡技術,受到廣泛的技術支持。幾乎所有的編程語言都支持Ethernet的應用開發,如Java,Visual C++及Visual Basic等。這些編程語言由于廣泛使用,并受到軟件開發商的高度重視,具有很好的發展前景。因此,如果采用以太網作為現場總線,可以保證多種開發工具、開發環境供選擇。
成本低廉
由于以太網的應用廣泛,因此受到硬件開發與生產廠商的高度重視與廣泛支持,有多種硬件產品供用戶選擇。而且由于應用廣泛,硬件價格也相對低廉。目前以太網網卡的價格只有Profibus,FF等現場總線的十分之一,并且隨著集成電路技術的發展,其價格還會進一步下降。
通信速率高
1000Mbps以太網技術已成熟應用,10Gbps甚至更高速以太網也正在研究,其速率比目前的現場總線快得多。另外以太網可以滿足對帶寬的更高要求。
軟硬件資源豐富
由于以太網已應用多年,人們對以太網的設計、應用等方面有很多的經驗,對其技術也十分熟悉。大量的軟件資源和設計經驗可以顯著降低系統的開發和培訓費用,從而可以顯著降低系統的整體成本,并大大加快系統的開發和推廣速度。
可持續發展潛力大
由于以太網的廣泛應用,使它的發展一直受到廣泛的重視和吸引大量的技術投入。并且,在這信息瞬息萬變的時代,企業的生存與發展將很大程度上依賴于一個快速而有效的通信管理網絡,信息技術與通信技術的發展將更加迅速,也更加成熟,由此保證了以太網技術不斷地持續向前發展。
易于與Internet連接,能實現辦公自動化網絡
與工業控制網絡的信息無縫集成,傳統的工業控制網絡由于在企業網絡不同層次應用不同類型的網絡,它們之間需要安裝網關對數據進行轉換。如今的控制網絡中,以太網已經成為企業層和控制層的主要網絡技術。同時,控制器、PLC和DCS廠商已經開始提供以太網接口,這使得整個網絡的瓶頸效應集中在應用現場總線的設備層上。
kj148?綜合自動化礦井萬兆工業以太環網綜合信息網絡平臺結構模式
根據以上分析和要求,結合的計算機網絡技術,綜合信息網絡平臺采用基于高速工業以太冗余環網的三層結構模式。
- 應用于井下工業環境下的以太網交換機),能提供足夠的帶寬;
- 能在同一總線上運行不同的傳輸協議,從而能建立企業的公共網絡平臺或基礎構架;
- 支持交互式和開放的數據存取技術;
- 沿用多年,已為眾多的技術人員所熟悉,市場上能提供廣泛的設置、維護和診斷工具,成為事實上的統一標準;
- 允許使用不同的物理介質和構成不同的拓撲結構。
以太網早期存在不確定性和實時性能欠佳的問題,已通過智能交換機的使用、主動切換功能的實現、優先權的引入等,基本上得到了解決。通過提高數據傳輸速率,仔細地選擇網絡的拓撲結構、設置服務質量(QOS)等,從而保證數據傳輸的準確性和實時性。
環網總體設計
環網交換機設置
在調度室中心機房配置2臺核心交換機(一主一備);
- 地面部分
地面布置6臺環網交換機;
- 井下部分
井下布置6臺礦用隔爆兼本安型交換機。
核心機房與各建筑物的弱電間之間通過光纜,實現計算機的聯網。與井下通過光纜連接,實現與井下各個自動化子系統的聯網。
井網絡主干全部采用單模光纖,采用環形結構。井筒和井下選用礦用阻燃光纜。光纜敷設過程中,主干/支干光纜均需考慮敷設光纖冗余通道,為了保證信號不衰減,盡量減少熔接次數,主干光纖每500米要求至少50米的預留,能為熔接時預留長度。
網絡交換機冗余配置
鏈路切換如下圖示意:煤礦地域分布較廣,現場控制點的數量多且相對分散。根據現場實際情況規劃:
所有交換機都采用光纖端口組環,一個連接上級交換機,一個用于連接下級交換機,構成一個完整的光纖環路。當其中某一段工作中的光纖線路被破壞或相應的網絡設備發生故障時,整個網絡會自愈,并在50ms內恢復正常的通訊,這樣就構成二級冗余。
在環網交換機中選擇2臺交換機分別于地面的2臺核心交換機進行連接,當某臺核心設備發生斷電或故障時,另外一臺核心交換機會在50ms內接管正常的通訊,這樣就構成了三級冗余。
如果環網中某個交換設備或鏈路發生故障,環網傳輸路徑將選擇反方向傳輸,保證主傳輸通道信號不間斷;傳輸路徑倒換時間設計小于50ms。
鏈路切換示意圖
網絡管理
本方案采用的網絡管理軟件對整個網絡的所有網絡設備進行統一的管理。
網絡管理是計算機網絡系統可靠、安全、高效運行的保障。ISO為網絡管理的實現制定了相應的標準,使網絡管理系統能夠相互兼容和互連。
網管是對整個管理信息網進行規劃、配置的工具,它可以實現對所有支持SNMP協議的網絡設備進行管理、配置,在更改設備配置時只要在網管工作站對相關設備進行合適配置,通過網管工作站對網絡設備進行日常管理、流量統計、故障分析等。
設備控制網中所有光纖環網交換機均支持Web管理。在網管工作站上使設備用瀏覽器,通過光纖環網交換機的管理IP地址即可在圖形化界面上實現對交換機管理、配置和狀態的觀測。而通過光纖環網交換機配套的網絡管理軟件可以實現對整個通信網絡更加全面的管理。
主要網絡性能指標要求
主干網速率:1000M
- 傳輸介質:單模光纖(傳輸距離30km);
- 防爆等級:隔爆型;隔爆兼本安型;
- 使用條件:溫度:-10℃~+65℃
- 濕度:不大于95%(+25℃)
- 周圍介質:允許使用環境中有爆炸危險介質。
- 支持基于Web的網絡管理系統(可選),可以通過的網關軟件對交換機進行管理和控制;
- 每臺交換機支持6個以上以太網接口,可以選擇為電接口、光接口或兩者的任意組合;
- 支持全雙工/半雙工運轉;
- 支持單冗余鏈路,大網絡重構自愈時間小于50ms。