工业环网与井下监控Word格式.docx
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工业环网与井下监控Word格式.docx
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调度电话20部
数据接口4个
2
北三东翼
皮带集中控制系统、水文监测系统、人员定位系统、工业电视监控系统、语音通讯系统(包括小灵通)、KJ90监测监控系统、顶板离层监测系统
视频监控探头4个
调度电话12部
数据接口2个
3
北三变电所
皮带集中控制系统、人员定位系统、工业电视监控系统、语音通讯系统(包括小灵通)、顶板离层监测系统、KJ90监测监控系统
以太网接口8个
数据接口4个
4
北一变电所
皮带集中控制系统、人员定位系统、工业电视监控系统、语音通讯系统、KJ90监测监控系统、顶板离层监测系统、
调度电话20部
数据接口6个
5
-650泵房
水文监测系统、顶板离层监测、皮带集中控制系统、人员定位系统、工业电视监控系统、语音通讯系统、KJ90监测监控
视频监控探头4个
调度电话15部
6
北一充电房
水文监测系统、顶板离层监测、皮带集中控制系统、人员定位系统、工业电视监控系统、语音通讯系统、KJ90监测监控
数据接口4个
7
-200变电所
皮带集中控制系统、人员定位系统、工业电视监控系统、语音通讯系统
8
老井中央
变电所
9
老井地面广场
生产调度电话、电力监控系统、主副井提升系统、压风机监控系统、工业电视监控系统
调度电话40部
10
许楼地面广场
(6)系统对接入的语音通讯系统的传输安全可靠,确保足够的传输频带,保留原有的用户号码,确保设备配置点到话机在3Km内通话质量良好,语音清晰,无杂音;
(7)系统对接入的工业电视监控系统的传输安全可靠,确保足够的传输频带,传输速度不低于25帧每秒,图像分辨率达到576x720,图像显示实时,无滞后现象,确保图像清晰,确保设备配置点到视频探头在3KM有效距离内传输图像清晰;
(8)系统对接入的皮带集中控制系统系统、水文监测系统顶板、离层监测系统、人员定位系统、KJ90安全监测监控系统的传输安全可靠,确保足够的传输频带,确保地面显示实时有效可靠,数据传输误码率小于10-7;
(9)系统综合传输平台能提供足够的带宽和Qos保障,系统具有较强的抗电磁干扰和防雷击能力。
系统具有较强的自查诊断功能,能及时发现系统自身配置设备事故,并在屏幕上以文本或图形方式直观显示,同时发出报警,并指出故障位置和原因。
还能在屏幕实时弹出信息窗,供维护人员查询打印,并将其记入运行报告文件;
(10)系统具有网络管理功能,可以实现对整个传输网络的统一监控和管理。
应能反映出整个网络所承载的各种传输业务的运行状况,包括服务质量和网络的利用率,提供对网络进行调整和升级的量化依据;
(11)提供的所有设备必须符合国家和行业标准,井下所用设备取得“MA”认证,证件齐全有效;
(12)能够保证我矿新安全监控中心启用后,免费进行设备迁移;
(13)中标单位负责从子系统厂家开发的OPC接口中,采集数据、组态图形等功能;
满足技术招标书提到的子系统整合的技术要求,并保证各子系统集成后的稳定运行;
(14)系统的管理软件能够实现分配多个不同权限的用户,方便各个用户在网络终端上同时运行软件,查询井下实时情况,并可对软件进行分级别的修改;
(15)系统具有防雷模块设计,提供确保延时4小时的备用电源UPS(在线式);
(16)提供正版的各类软件(操作系统、病毒防杀软件<
网络版在线升级>
、数据库软件、网管软件等),及其软件授权书。
对生产调度监控系统的具体要求如下:
井下监控点视频信号通过光缆传送到矿调度室的视频光接收机系统,接收机将光信号转换成电信号送到视频分配器上。
地面监控点视频信号通过矿用光缆传送到矿调度室的视频分配器,通过视频矩阵切换控制器将井上、下的工业电视图像以四画面分割、循环、定点显示在彩色监视器上。
采用高速、大容量硬盘作为存储介质,完成硬盘录像功能;
支持动态录像、连续录像和定时录像三种录像方式,并支持单帧图像的捕获存储。
对存储在硬盘的视频图像进行回放,支持加速、减速、放大、缩小、单帧步进、暂停等功能。
回放图像稳定、清晰,可反复读写。
根据录制的时间和视频通道进行查询回放,便于管理和查找事故原因。
1.2.2技术分析
根据甲方如上的具体技术要求,结合煤炭生产企业的具体特点,建设的工业环网和生产管理监控系统应满足如下的技术要求:
应具有多层分布式结构,建设基于工业环网的生产调度管理和监控系统,即可作为安全监控中心,又可作为区域安全监控调度中心。
高度的标准化、模块化,具有很好的开放性和伸缩性,支持第三方设备的接入,满足安全自动化系统分期投入分步实施的远期规划要求。
系统设备采用工业级设备,抗干扰能力强,可靠性高。
支持网络通信模式和双环自愈等。
主站系统软件提供完整的视频、告警、历史记录等功能。
1.3工业环网设计
1.3.1需求分析
本设计方案针对xx煤矿井下工业环网系统做出的具体技术要求,根据地理位置需要,以及煤炭生产行业控制光纤网要求。
网络拓扑必须具有实时采集功能、长距离、高带宽的网络传输和冗余备份等特性。
在结合该网络的实际情况,决定组建光纤网络并选用光纤布线产品。
方案要求既要充分满足运河监监狱生产检测网络的需要,又要协调配合通信应用网络。
因此我们选择专业的工业级网络通讯设备以提供工业级的可靠性,达到长期无故障连续运行的需求;
也只有专为工业设备管理所设计的功能,才能彻底监控工业设备的状态与网络运行情况,将可能的事故防范于未然。
1.3.2工业环网建设的特点
安全、可靠且高效率的快速联网冗余能力,确保工业系统的持续及安全
在工业自动化的领域中,每个自动化系统的连接在整个工业系统中都扮演着非常重要的角色。
不像一般办公室应用一样,当其中的以太网络设备连接失败时,仅可能表示PC在数分钟内无法传递资讯;
但在工业应用中,联机中断却可能造成重大的经济损失。
因此,在选择工业以太网设备以满足工业应用的需求时,为了确保整体工业系统运作的流畅性,应该记住以下几个要点:
工业应用中的设备必需具备高可靠度
联机中断后需要快速的恢复功能及安全保障,确保设备的持续运作
意外状况报警功能,得知自动化系统状态,防止系统受损
高效的管理功能让您轻松掌握工业以太网
工业应用中的设备必需具备高可靠度
事实上,将以太网产品应用于高标准的工业环境已成为一个新的发展趋势。
为了达成工业应用中要求的可靠度,使用者的工业以太网产品至少必需具备以下几个特点:
1.冗余电源输入,防止单一电源失误
2.环状拓扑结构,提供冗余路径
3.内建高品质及高可靠性的零件,确保较长的平均无故障时间(MTBF)
4.可应用于超标准的温度状态,如-40°
C~75°
C
5.坚固耐用的外壳,使之远离有害物质
6.遵守工业规范(CE、FCC、UL等),同时通过撞击、跌落及震荡等严格测试
联机中断后需要快速的恢复功能及安全保障,确保设备持续的运作
上面列举的特点,仅仅可满足工业应用中的基本需求;
当考虑到工业数据传输问题时,可靠性不仅指拥有坚固的外壳及良好的耐温能力,还包含联机中断后的恢复功能。
在办公室环境中,3分钟的联机失败可能仅造成些轻微的不便;
但在工业环境中,同样3分钟的联机失败,将可能造成庞大的经济损失。
因此,自行恢复网络将可提供持续的网络联机:
1.自我恢复网络系统,以避免随时发生的联机中断
2.当设备在交换机的接口进行改变时,可快速进行线路切换,使网络设备保持联机
值得注意的是,当工业以太网设备运用于自动化系统时,其大多作为连接设备,而非计算机主机。
但由于整个自动化系统结合多项设备,因此为了防止非授权的存取,拥有某些系统授权使用的数据存取是相当必要的。
针对设备的使用群体进行隔离,以防止非授权的存取
动态状况报警功能,来得知自动化系统状态,防止系统受损
1.工业以太网联网设备具有提供系统维护者实时警告讯息的职责。
即使当控制工程师离开控制房时,他们同样需要在意外事件发生的同时,被及时告知设备的状态;
此外,警告讯息必须根据事件的触发而主动传送。
基于这些需求,工业联网设备必须具备以下的要求:
2.意外事件发生时立即发送警报(如:
通过E-mail)
3.提供讯号输出(如:
数字输出、继电器输出)提醒现场工程人员
高效管理功能
通过传送"
Ping"
指令来确认网络区段的完整性
从远程分析现场网络状态
分配连接设备的IP地址
设立镜像端口,以提供更佳的线上资料监控
简单的网络管理协议(SNMP)轻松支持网络分析
OPC服务器让您轻松整合自动化系统
总之,工业以太网设备除了需要具备坚固耐用的设计,使其可运作于严苛的工业环境中,还必须具备许多有用的管理及监控功能,如:
自行恢复系统、隔离非授权者进入系统、触发事件的自动E-mail报警等。
额外的功能还包括:
可传送"
指令查看网络区段的问题、可替连接设备设定IP地址、执行端口镜像以监视真实端口的运作等。
1.3.3系统构建设计
针对本工程具体环境的要求,本方案决定采用工业级冗余环网交换机,构成冗余光纤环形网络结构,环形网络设备采用台湾MOXA公司的系列工业以太网产品,分布在10个接点的10台EDS-82810G工业以太网交换机用光纤链路连成环状拓扑结构,此结构充分利用了工业冗余环网结构的优点,当通讯链路发生故障时其网络传输的恢复时间被控制在20毫秒以内,而如果用普通民用以太网交换机构造链路冗余网络,其恢复时间长达30秒以上,显然无法满足数据传输的不间断需求,这也是TSC工业以太网交换机与民用以太网交换机相比所具有的一个明显优势。
井下部分设备根据行业要求需要增加防爆设备箱,将所属区域位置的设备安装在防爆设备箱内进行保护。
另外,此环形拓扑结构便于工程扩充和维护,安全性能高。
采用网络监控软件对网络控制器进行网络实时监控。
拓扑图如下面所示:
老井中央变电所
井上局域网交换机
通讯语音、监测、皮带控制、水文监测、顶板离层监测、无线通讯、人员定位、自动、电力监控、主副井提升、压风机监控等系统信号接入
1.3.4设计特点
本方案设计的工业环网具有如下的特点:
1.链路自动冗余备份
在热力控制冗余环网中,我们采用MOXAEDS-82810G工业以太网交换机,它能自动冗余备份,能自动协商到达最近节点的路径,如果一处线路损坏,网络拓扑重新配置,达到正常网络状态只需20毫秒,支持工业环境电压18-36VDC。
2.较长的传输距离
环型结构采用光纤介质类型,在传输中有低损耗的特性,使得传输线路的无中继传输距离变长,相邻站之间最大长度多模光纤可达2KM,单模光纤可达40-60KM,最大覆盖范围为100KM。
3.具有较大的带宽
环网传输带宽为1000Mbps,同时采用新的多数据处理技术,使得网络在重负荷情况下,仍能保持很高的带宽。
4.可靠性高
环型结构在网络出现故障时仍能自行重构,保证系统安全可靠,同时传输光纤具有对电磁和射频干扰抑制能力,在传输过程中不受电磁和射频噪声的影响,也不影响其设备。
由于光纤传输的是光信号,两端的电源相对隔离,所以有效地解决了光纤两端电源和地线对设备可能造成的严重威胁。
5.安全性好
光纤在通信时光束在纤维内部传输,不会产生任何形式的辐射,可防止传输过程中被分接,也杜绝了辐射波的窃听,因而是最安全的通信介质。
1.3.5工业环网设备配置明细表
设备名称
设备型号
主要技术参数
品牌产地
数量
单位
井下工业环网
交换机底板
EDS-82810G
三层模块化交换机底板,6个百兆,两个千兆插槽,可达24+4G口
台湾MOXA
台
模块
IM-2GSFP
千兆以太网模块
20
IM-4TX
快速以太网电口模块
50
IM-4SSC
快速以太网光口模块(sc光接头)
附件
ABC-1
工业级自动备份配置器
DR-75-24
导轨安装24VDC电源供应
台湾
设备安装箱
井下设备安装接线箱,隔爆型
国产
软件
EDS-SNMPOPCServerPro
软件光盘和用户手册
套
其他材料
终端盒
12口
中国
宗
光纤跳线
lc-lc
lc-sc
光纤
熔接
线缆施工配件
路由敷设材料
1.3.6主要选型设备技术参数
1.3.6.1MoxaEDS-82810G模块化可网管三层交换机系统
具有2个2口千兆插槽,6个4口快速以太网插槽的模块化网管型交换机系统,最多可扩展28个端口。
产品简介
EtherDeviceSwitchEDS-828能满足工业应用领域中高弹性及高扩充性的需求,可协助客户全面升级以太网络。
EDS-828为一个28口千兆模块化智能型交换机,具备高弹性及高效能,适用于任何严竣的工业级应用。
EDS-828提供多项更具弹性、信赖及应用导向的功能。
其模块化设计,可让客户依现场需求随意组装不同的模块组合,最多可建置达2个千兆端口及24个高速以太网络端口。
此产品拥有倾斜角度60度的LED屏幕面版,人性化的设计,让现场工程人员可于任何垂直角度清楚得知所有端口的连接状态;
除了拥有精巧的储存记忆卡,可进行管理设定值的备份储存外,其背部的散热模组,可降低产品的表面温度,增加产品的稳定度;
同时支持多项智能型网管功能。
荣获2006iF产品设计奖
特点
冗余自愈以太网(全负荷状态下恢复时间<
20毫秒)
2个千兆端口+24个快速以太网接口(光纤/RJ45)
支持GigabitTurboRing千兆冗余环网和RSTP/STP(IEEE802.1W/D),适合组建冗余骨干网
支持QoS,IGMPsnooping/GMRP,VLAN,LACP,SNMPV1/V2C/V3,RMON
支持IEEE802.1X和https/SSL提升网络安全性
支持ABC-01(自动备份配置器),更易于置换故障设备
高性能网络交换技术
冗余千兆以太网自愈能力(全负载状态下自愈时间<
20毫秒)和RSTP/STP(IEEE802.1W/D)
利用IGMPSnooping及GMRP控制以太网多播流量
支持基于端口IEEE802.1QVLAN及GVRP协议,便利网络规划
支持QoS-IEEE802.1p/1Q和ToS/DiffServ,以提高传输确定性
支持802.3ad及LACP,达成最佳化频宽管理
支持IEEE802.1X和https/SSL,提高网络安全性
提供SNMPV1/V2c/V3,可进行不同网络层级间的安全管理
针对工业应用而设计
5种1口千兆模块,10/100/1000BaseT(X)(RJ45接口)或1000BaseSX/LX/LHX/ZX(SC接口)
8种4口快速以太网模块,提供不同口数的10/100BaseT(X)(RJ45接口)及100BaseFX(单模/多模,SC/ST接口)
CF卡可用来更新固件和加载、保存配置设定值
支持ABC-01(自动备份设定工具),更易于置换故障设备
带宽管理功能可以防止不可预料的网络状态
端口锁定让只有特定MAC地址可进行访问
端口镜像功能提供在线调试
通过e-mail、继电器输出可实现自动报警
DI接口可完成传感器、报警器与IP网络的整合
自动联网设备的IP地址恢复
Line-swapfastrecovery(链路交换快速恢复)(专利)
双直流冗余DC电源输入
可靠的高强度外壳IP30等级防护标准
提供40km或80km长距离传输型号
DIN-Rail或壁挂式安装
可通过Web浏览器,Telnet/串口控制台,Windows工具,CF卡和ABC-01来配置
利用ping指令检查网络区段的完整性
应用范围
EtherDeviceSwitchEDS-828能满足工业应用领域中高弹性及高扩充性的需求,可协助客户全面升级以太网络。
EDS-828为一个28口千兆模块化智能型交换器,具备高弹性及高效能,适用于任何严竣的工业级应用。
详细技术介绍
标准
IEEE802.3,802.3u,802.3x,802.3D,802.1W,802.1Q,802.1p,802.1X,802.3ad,802.3z
协议
IGMPV1/V2/V3,GMRP,GVRP,SNMPV1/V2C/V3,
DHCP服务器/客户端,BootP,TFTP,SNTP,SMTP,RARP,RMON和EDS-SNMPOPCServerPro(可选)
MIB
MIB-II,Ethernet-LikeMIB,P-BRIDGEMIB,Q-BRIDGEMIB,BridgeMIB,RSTPMIB,RMONMIBGroup1,2.3,9
流控
IEEE802.3x流控,背压式流控
快速以太网
6个插槽可安装任意4端口10/100MRJ45或者100MFX的接口模块
千兆以太网
2个插槽可安装任意2端口10/100/1000BaseT(X),1000BaseSX/1000BaseLX/1000BaseLHX/1000BaseZX(SCconnector)的接口模块
CF卡接口
提供
控制台端口
RS-232(RJ45)
模块LED指示灯
STAT,PWR1,PWR2,FAULT,MASTER,COUPLER和CF卡指示灯
LNK/ACT,FDX/HDX,RINGPORT,COUPLERPORT,SPEED
报警连接器
两个输出能力为1A@24VDC的继电器输出
数字输入
电子隔离、共地
状态"
1"
:
+13至+30V
0"
-30至+3V
最大输入电流:
8mA
输入电压
24VCD(12--45VCD),冗余输入
连接器
两个可移动的6脚接线端子
电源功耗
EDS-82810G21.5W
IM-4TX2.5W
IM-2MSC/2TX5W
IM-2MST/2TX5W
IM-2SSC/2TX5W
IM-4MSC7.2W
IM-4MST7.2W
IM-4SSC7.2W
IM-1LSC/3TX4W
IM-1GTX2.5W
IM-1GSXSC1.5W
IM-1GLXSC1.5W
IM-1GLHXSC1.5W
IM-1GZXSC1.5W
电流过载保护
电源反极保护
外壳
IP30等级保护
体积
362x146x128mm(WxHxD)
MTBF
220,000hrs
安装
DIN导
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