礦井萬兆工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)

kj148?綜合自動(dòng)化礦井萬兆工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)工業(yè)以太網(wǎng)優(yōu)點(diǎn)

與包括現(xiàn)場(chǎng)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(diǎn)：

應(yīng)用廣泛bwg0214

以太網(wǎng)是目前應(yīng)用廣泛的計(jì)算機(jī)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(yǔ)言都支持Ethernet的應(yīng)用開發(fā)，如Java，Visual C++及Visual Basic等。這些編程語(yǔ)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(chǎng)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(jià)格也相對(duì)低廉。目前以太網(wǎng)網(wǎng)卡的價(jià)格只有Profibus，F(xiàn)F等現(xiàn)場(chǎng)總線的十分之一，并且隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，其價(jià)格還會(huì)進(jìn)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(chǎng)總線快得多。另外以太網(wǎng)可以滿足對(duì)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(duì)以太網(wǎng)的設(shè)計(jì)、應(yīng)用等方面有很多的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)其技術(shù)也十分熟悉。大量的軟件資源和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)可以顯著降低系統(tǒng)的開發(fā)和培訓(xùn)費(fèi)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?/span>

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(shí)代，企業(yè)的生存與發(fā)展將很大程度上依賴于一個(gè)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Internet連接，能實(shí)現(xiàn)辦公自動(dòng)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(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)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(shí)，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(gè)網(wǎng)絡(luò)的瓶頸效應(yīng)集中在應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線的設(shè)備層上。

kj148?綜合自動(dòng)化礦井萬兆工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)綜合信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)結(jié)構(gòu)模式

根據(jù)以上分析和要求，結(jié)合的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，綜合信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)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。

• 應(yīng)用于井下工業(yè)環(huán)境下的以太網(wǎng)交換機(jī))，能提供足夠的帶寬；
• 能在同一總線上運(yùn)行不同的傳輸協(xié)議，從而能建立企業(yè)的公共網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)或基礎(chǔ)構(gòu)架；
• 支持交互式和開放的數(shù)據(jù)存取技術(shù)；
• 沿用多年，已為眾多的技術(shù)人員所熟悉，市場(chǎng)上能提供廣泛的設(shè)置、維護(hù)和診斷工具，成為事實(shí)上的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)；
• 允許使用不同的物理介質(zhì)和構(gòu)成不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

以太網(wǎng)早期存在不確定性和實(shí)時(shí)性能欠佳的問題，已通過智能交換機(jī)的使用、主動(dòng)切換功能的實(shí)現(xiàn)、優(yōu)先權(quán)的引入等，基本上得到了解決。通過提高數(shù)據(jù)傳輸速率，仔細(xì)地選擇網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、設(shè)置服務(wù)質(zhì)量（QOS）等，從而保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。

環(huán)網(wǎng)總體設(shè)計(jì)

環(huán)網(wǎng)交換機(jī)設(shè)置

在調(diào)度室中心機(jī)房配置2臺(tái)核心交換機(jī)（一主一備）；

• 地面部分

地面布置6臺(tái)環(huán)網(wǎng)交換機(jī)；

• 井下部分

井下布置6臺(tái)礦用隔爆兼本安型交換機(jī)。

核心機(jī)房與各建筑物的弱電間之間通過光纜，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)。與井下通過光纜連接，實(shí)現(xiàn)與井下各個(gè)自動(dòng)化子系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)。

井網(wǎng)絡(luò)主干全部采用單模光纖，采用環(huán)形結(jié)構(gòu)。井筒和井下選用礦用阻燃光纜。光纜敷設(shè)過程中，主干/支干光纜均需考慮敷設(shè)光纖冗余通道，為了保證信號(hào)不衰減，盡量減少熔接次數(shù)，主干光纖每500米要求至少50米的預(yù)留，能為熔接時(shí)預(yù)留長(zhǎng)度。

網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)冗余配置

鏈路切換如下圖示意：煤礦地域分布較廣，現(xiàn)場(chǎng)控制點(diǎn)的數(shù)量多且相對(duì)分散。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況規(guī)劃：

所有交換機(jī)都采用光纖端口組環(huán)，一個(gè)連接上級(jí)交換機(jī)，一個(gè)用于連接下級(jí)交換機(jī)，構(gòu)成一個(gè)完整的光纖環(huán)路。當(dāng)其中某一段工作中的光纖線路被破壞或相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)會(huì)自愈，并在50ms內(nèi)恢復(fù)正常的通訊，這樣就構(gòu)成二級(jí)冗余。

在環(huán)網(wǎng)交換機(jī)中選擇2臺(tái)交換機(jī)分別于地面的2臺(tái)核心交換機(jī)進(jìn)行連接，當(dāng)某臺(tái)核心設(shè)備發(fā)生斷電或故障時(shí)，另外一臺(tái)核心交換機(jī)會(huì)在50ms內(nèi)接管正常的通訊，這樣就構(gòu)成了三級(jí)冗余。

如果環(huán)網(wǎng)中某個(gè)交換設(shè)備或鏈路發(fā)生故障，環(huán)網(wǎng)傳輸路徑將選擇反方向傳輸，保證主傳輸通道信號(hào)不間斷；傳輸路徑倒換時(shí)間設(shè)計(jì)小于50ms。

鏈路切換示意圖

網(wǎng)絡(luò)管理

本方案采用的網(wǎng)絡(luò)管理軟件對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一的管理。

網(wǎng)絡(luò)管理是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠、安全、高效運(yùn)行的保障。ISO為網(wǎng)絡(luò)管理的實(shí)現(xiàn)制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，使網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)能夠相互兼容和互連。

網(wǎng)管是對(duì)整個(gè)管理信息網(wǎng)進(jìn)行規(guī)劃、配置的工具，它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)所有支持SNMP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行管理、配置，在更改設(shè)備配置時(shí)只要在網(wǎng)管工作站對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行合適配置，通過網(wǎng)管工作站對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行日常管理、流量統(tǒng)計(jì)、故障分析等。

設(shè)備控制網(wǎng)中所有光纖環(huán)網(wǎng)交換機(jī)均支持Web管理。在網(wǎng)管工作站上使設(shè)備用瀏覽器，通過光纖環(huán)網(wǎng)交換機(jī)的管理IP地址即可在圖形化界面上實(shí)現(xiàn)對(duì)交換機(jī)管理、配置和狀態(tài)的觀測(cè)。而通過光纖環(huán)網(wǎng)交換機(jī)配套的網(wǎng)絡(luò)管理軟件可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)更加全面的管理。

主要網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)要求

主干網(wǎng)速率：1000M

1. 傳輸介質(zhì)：?jiǎn)文９饫w（傳輸距離30km）；
2. 防爆等級(jí)：隔爆型；隔爆兼本安型；
3. 使用條件：溫度：-10℃～+65℃
4. 濕度：不大于95%(＋25℃)
5. 周圍介質(zhì)：允許使用環(huán)境中有爆炸危險(xiǎn)介質(zhì)。
6. 支持基于Web的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)（可選），可以通過的網(wǎng)關(guān)軟件對(duì)交換機(jī)進(jìn)行管理和控制；
7. 每臺(tái)交換機(jī)支持6個(gè)以上以太網(wǎng)接口，可以選擇為電接口、光接口或兩者的任意組合；
8. 支持全雙工/半雙工運(yùn)轉(zhuǎn)；
9. 支持單冗余鏈路，大網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)自愈時(shí)間小于50ms。