礦用本質(zhì)安全型千兆網(wǎng)絡(luò)信息傳輸平臺

礦用本質(zhì)安全型千兆網(wǎng)絡(luò)信息傳輸平臺礦用本質(zhì)安全型千兆網(wǎng)絡(luò)信息傳輸平臺是煤礦綜合自動化系統(tǒng)的重要組成部分，傳輸平臺把礦井各控制層子系統(tǒng)設(shè)備連接到一起，通過此傳輸平臺往下能對礦井內(nèi)各控制子系統(tǒng)發(fā)布控制命令、監(jiān)視各子系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的運行狀態(tài)，收集所需的生產(chǎn)和安全參數(shù)；往上能通過Web服務(wù)器聯(lián)接信息管理網(wǎng)，實現(xiàn)與集團公司之間的生產(chǎn)與管理信息交換平臺簡介6,5%設(shè)備參數(shù)技術(shù)優(yōu)勢4成功案例32平臺功能1平臺組成平臺主要由四部分組成，每一部分都有各自的職能，在傳輸平臺中起著不可替代的作用主干網(wǎng)絡(luò)核心網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)管服務(wù)器協(xié)轉(zhuǎn)設(shè)備平臺功能組成主干網(wǎng)絡(luò)分為井上、井下兩類環(huán)網(wǎng)，由若干個干網(wǎng)交換機組成，其中井下環(huán)網(wǎng)交換機都是礦用本質(zhì)安全型交換機，滿足礦井下惡劣環(huán)境下使用。職能將井上、井下各個子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)在環(huán)網(wǎng)內(nèi)傳輸，實現(xiàn)環(huán)網(wǎng)內(nèi)子系統(tǒng)之間的信息交換1.主干環(huán)網(wǎng)特點以太環(huán)網(wǎng)連接方式，同一個環(huán)網(wǎng)內(nèi)子系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交換可以不經(jīng)過核心網(wǎng)絡(luò)，使數(shù)據(jù)傳輸更快速、便捷平臺功能組成：主、備兩個核心交換機與主干環(huán)網(wǎng)相連，當(dāng)主核心交換機出現(xiàn)故障時，備用交換機投入使用職能具有快速信息交換能力，實現(xiàn)不同環(huán)網(wǎng)內(nèi)子系統(tǒng)之間的信息交換以及主干環(huán)網(wǎng)與控制中心之間的信息交換，2.核心交換網(wǎng)絡(luò)特點主、備雙機工作，保證信息可靠傳輸；西門子核心交換機，數(shù)據(jù)傳輸更穩(wěn)定平臺功能功能：管理網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，24小時獲悉網(wǎng)絡(luò)動態(tài)信息；詳細診斷SCALANCE和PROFINET網(wǎng)路，包括環(huán)網(wǎng)冗余和WLAN，是網(wǎng)絡(luò)管理不可缺少的重要組件優(yōu)點：操作簡單、高速運行能力、長時間可靠運行以及強大的外部數(shù)據(jù)吞吐能力3.網(wǎng)管服務(wù)器組成：西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)管理軟件+高性能計算機系統(tǒng)可方便訪問任何地方界面直觀，操作簡單非?？焖俚陌l(fā)現(xiàn)錯誤，減少停機成本平臺功能功能：傳輸平臺采用以太網(wǎng)協(xié)議，對于其他非以太網(wǎng)協(xié)議數(shù)據(jù)就要經(jīng)過協(xié)議轉(zhuǎn)換，協(xié)轉(zhuǎn)設(shè)備可以實現(xiàn)CAN總線、RS-485/232/442等多種協(xié)議接口與以太網(wǎng)電口/光纖接口的轉(zhuǎn)換優(yōu)點：實現(xiàn)多種協(xié)議與以太網(wǎng)協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換，安全可靠；無需設(shè)置，即插即用4.協(xié)轉(zhuǎn)設(shè)備RS-485RS-442RS-232CANRJ45電端口以太網(wǎng)光口以太網(wǎng)光口（或RJ45電端口）平臺接入方式1、硬件接口采用以太網(wǎng)光纖接口，也可以選擇以太網(wǎng)電口（即RJ45口）保證物理通道暢通2、軟件接口支持OPC標準保證采用同一種標準進行數(shù)據(jù)通訊6,5%平臺功能設(shè)備參數(shù)4成功案例13技術(shù)優(yōu)勢2主流技術(shù)介紹目前，煤礦信息傳輸平臺主流技術(shù)主要有兩種：1.工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)2.EPON技術(shù)交換機連成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)可以在工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)上雙向傳輸；各個交換機之間可以直接進行數(shù)據(jù)交換（不通過核心交換機），節(jié)省資源將以太網(wǎng)技術(shù)承載在PON上，每一個ONU的接入都需要一個光分器，施工布線復(fù)雜；ONU節(jié)點之間不能直接通信，要想通信必須通過局端設(shè)備，對系統(tǒng)的實時性要求不能很好的保障EPON線路切斷失效性分析煤礦井下環(huán)境復(fù)雜，在井下作業(yè)如果遇到線纜被切斷則下級設(shè)備都將無法與上級通信；如果有線路冗余設(shè)計，則冗余線路越多，接入的光分器越多，信號衰減越大，施工越復(fù)雜無法傳到OLT光分器插損值：1分2的光分路器衰減是3dB1分8的光分路器衰減是9dB1分16的光分路器衰減是12dB1分32的光分路器衰減是15dB以太環(huán)網(wǎng)線路切斷數(shù)據(jù)傳輸原理工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)數(shù)據(jù)可以雙向傳輸，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中有一處線路被切斷，環(huán)網(wǎng)交換機會自動從另一方向傳輸數(shù)據(jù)，不會影響與上級的通信環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，不影響數(shù)據(jù)上傳平臺優(yōu)勢一：多網(wǎng)合一接入方式可實現(xiàn)數(shù)據(jù)、語音、視頻、調(diào)度等平臺的一網(wǎng)混合接入；節(jié)省傳輸通道（光纖、通訊設(shè)備等）的重復(fù)投資和維護費用，一次投資，長期受益支持IT標準，可將自動化網(wǎng)絡(luò)無縫集成到集團信息管理網(wǎng)絡(luò)中，可以建立虛擬網(wǎng)絡(luò)（VLAN）平臺優(yōu)勢二：實時通信技術(shù)優(yōu)勢基于工業(yè)以太網(wǎng)PROFINET實時通信技術(shù)：平臺傳輸介質(zhì)選用單模光纖傳輸，傳輸速率快，主干網(wǎng)傳輸速率達到1000MbpsLaneforRTRTRTTCP/IPTCP/IPTCP/IPTCP/IPTCP/IPTCP/IPTCP/IPRTRTRTRTTCP/IP通訊擁塞RTRTRTRTRTRTRTRTRTRTRTRTRTRT為實時數(shù)據(jù)（RT）保留專用車道保障實時性與通信量對訪問不加限制(TCP/IP,IT,….)平臺優(yōu)勢三：光纖以太網(wǎng)設(shè)計，無需本安關(guān)聯(lián)平臺上的礦用本質(zhì)安全型網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備采用全光設(shè)計，滿足以太網(wǎng)光纖接口直接接入方式，各個子系統(tǒng)的分站、中央控制器等不用做設(shè)備之間的本安，就通過光纖可直接接入網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺平臺優(yōu)勢四：支持多種協(xié)議對于其他非以太網(wǎng)光口的設(shè)備，我們有專門的協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備，可以實現(xiàn)CAN總線接口、RS-485/442/232串口、RJ45以太網(wǎng)電端口等接口與以太網(wǎng)光纖接口之間的相互轉(zhuǎn)換，無需設(shè)置，即插即用平臺優(yōu)勢五：主備雙機冗余設(shè)計核心交換機采用主備雙機工作方式，正常情況下主核心交換機工作，備用交換機處于待機狀態(tài)，當(dāng)主核心交換機出現(xiàn)故障時，備用交換機投入工作，保證傳輸平臺的正常運行，切換時間小于0.3s環(huán)網(wǎng)交換機組成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)可以雙向傳輸，當(dāng)有一個交換機出現(xiàn)故障時，數(shù)據(jù)從另一個方向傳輸，保證其他環(huán)節(jié)正常運行平臺優(yōu)勢六：雙向傳輸冗余設(shè)計設(shè)備故障平臺優(yōu)勢七：平臺安全可靠可靠條件一：礦用本質(zhì)安全型設(shè)備井下交換機是本安型設(shè)備，產(chǎn)生的火花、電弧和熱能都不會引燃周圍環(huán)境中的爆炸性混合物。當(dāng)?shù)V井下出現(xiàn)瓦斯超限、突發(fā)意外事故需要對非本質(zhì)安全型設(shè)備斷電時，平臺上的傳輸設(shè)備不需要斷電，保證傳輸平臺數(shù)據(jù)的可靠傳輸，保證千兆網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺的穩(wěn)定、連續(xù)運行可靠條件四：大容量后備電源在電源斷電后保證平臺上的網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備連續(xù)工作不小于2小時，為系統(tǒng)的千兆網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺提供安全、穩(wěn)定保證傳輸介質(zhì)選用單模光纖，傳輸速率高達1000M，保證信息傳輸高效、穩(wěn)定可靠條件三：單模光纖傳輸介質(zhì)井下交換機平均無故障時間長達105年；核心交換機平均無故障時間長達50年可靠條件二：西門子工業(yè)級交換機對比項工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)EPON技術(shù)最大風(fēng)險單個環(huán)形網(wǎng)絡(luò)只能允許一個錯誤，網(wǎng)絡(luò)中存在兩個斷點時，會導(dǎo)致兩個斷點間的信息不能上傳。規(guī)避措施：系統(tǒng)組網(wǎng)采用分段式冗余網(wǎng)絡(luò)，可以規(guī)避上述風(fēng)險ONU長發(fā)光會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點的信息不能上傳，導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。目前解決該問題的技術(shù)正在不斷的深化，但沒有根治節(jié)點間通信工業(yè)以太網(wǎng)交換機組成的網(wǎng)絡(luò)中，每個節(jié)點都是對等的，可以相互通信，并且實時通信技術(shù)可以滿足系統(tǒng)的實時性要求EPON系統(tǒng)中的ONU節(jié)點之間不能直接通信，若需要兩個節(jié)點之間通信，必須通過局端設(shè)備進行通信，對系統(tǒng)的實時性要求不能很好的保障組網(wǎng)能力可以組成星型、樹型、鏈型、環(huán)形、分布式環(huán)型等復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓撲，并且組網(wǎng)范圍和數(shù)量沒有限制，布線簡單由于OLT本身的光功率的限制和無源器件插入損耗的原因，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不能大于20km，環(huán)形網(wǎng)絡(luò)時節(jié)點數(shù)不能超過15個；加入分光器，施工麻煩標準化程度工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)完成所有技術(shù)標準化的進程，廠商之間可以進行良好互通EPON技術(shù)預(yù)留了4~5個點沒有進行標準化規(guī)范，如：動態(tài)帶寬算法不統(tǒng)一；測距實現(xiàn)方法不統(tǒng)一；加密算法的不統(tǒng)一；數(shù)據(jù)的突發(fā)發(fā)送和突發(fā)接收不統(tǒng)一，不同廠商之間的設(shè)備不能互通協(xié)議轉(zhuǎn)換以太網(wǎng)光纖接口，也可以提供RJ45電口、CAN總線接口、RS-485/422/232接口，并且可以同時承載在TCP/IP技術(shù)上EPON對外可以提供以太網(wǎng)接口、RS-232/485等接口，但不能承載在TCP/IP上，一般采用點對點的模式完成可維護性工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)是標準化應(yīng)用的結(jié)果，也是工業(yè)控制系統(tǒng)多年來統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)，各個節(jié)點和不同廠商之間的設(shè)備可以便捷的更換，維護方便標準化不完善，各個廠商設(shè)備不能互換。運營商后期系統(tǒng)維護不便工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)與EPON技術(shù)對比6,5%平臺功能設(shè)備參數(shù)技術(shù)優(yōu)勢4成功案例312核心交換機基本信息內(nèi)核采用西門子工業(yè)級交換機集成16個10/100/1000Mbps的RJ45接口通過介質(zhì)轉(zhuǎn)換器可擴展配置8個1000Mbps的光纖或雙絞線接口功能信息具有LED診斷，故障信號顯示功能冗余電源輸入，集成冗余管理功能支持IT網(wǎng)絡(luò)功能（RSTP、VLAN…）支持C-PLUG功能電源信息電源電壓：24VDC/110~250VDC/110~230VAC電流消耗：不大于2500mA

功率：不大于50W西門子交換機核心交換機介質(zhì)轉(zhuǎn)換器網(wǎng)管客戶端軟件優(yōu)勢很容易集成到HMC-SCADA和控制系統(tǒng)很容易集成到現(xiàn)有的以太網(wǎng)架構(gòu)上通過Web方便訪問到網(wǎng)絡(luò)診斷數(shù)據(jù)在客戶端PC上無需SIEMENS軟件軟件功能管理Web頁面、SNMPv1/2/3、SINEMAM

LED診斷、log日志、故障信號觸電、PST等

HSR快速冗余環(huán)、鏈路聚合、MRP介質(zhì)冗余環(huán)詳細診斷SCALANCE和PROFINET網(wǎng)絡(luò)，包括環(huán)網(wǎng)冗余和WLANKJJ189礦用本質(zhì)安全型網(wǎng)絡(luò)交換機

功能信息自動E-mail發(fā)送功能電源冗余；通過LED和信號觸電進行設(shè)備診斷通過SNMP接入點，可集成在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)管理架構(gòu)中支持多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，快速生成樹協(xié)議，冗余網(wǎng)絡(luò)/環(huán)耦合

基本信息礦用本質(zhì)安全型（ExibI）

Profinet標準工業(yè)以太網(wǎng)插頭，IEFCRJ45插口3個1000Mbps單模光纖端口，7個100Mbps光/電端口

產(chǎn)品特點單模光纖傳輸，傳輸距離10km與帶有OSM、ESM、ELS的SCANLANCE產(chǎn)品兼容，保護投資100Mbps以太網(wǎng)光端口與其他設(shè)備連接通訊時，不需要關(guān)聯(lián)檢驗，具有光耦合接入功能，可直接連接KJJ5礦用本質(zhì)安全型網(wǎng)絡(luò)交換機

功能信息輸入電源冗余功能

LED指示功能，支持802.1P、DSCP優(yōu)先級配置基于FTP在線軟件升級，方便用戶設(shè)置管理與更新支持多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，快速生成樹協(xié)議，冗余網(wǎng)絡(luò)/環(huán)耦合

基本信息礦用本質(zhì)安全型（ExibI）全光口工業(yè)以太網(wǎng)插頭，IEFCRJ45插口支持3個1000Mbps熱插拔SFP的光纖端口

支持12個100Base-FX全雙工單模光纖端口

產(chǎn)品特點小于50ms的快速光纖環(huán)網(wǎng)冗余技術(shù)，系統(tǒng)通信可靠全光設(shè)計，組網(wǎng)方式靈活100Mbps以太網(wǎng)光端口與其他設(shè)備連接通訊時，不需要關(guān)聯(lián)檢驗，具有光耦合接入功能，可直接連接KTG127礦用隔爆型光端機

功能信息以太網(wǎng)電信號與光信號的雙向轉(zhuǎn)換具有過壓、過流、反極性保護功能具有遠程自診斷和故障指示功能具有電源、工作狀態(tài)、通信狀態(tài)指示功能

基本信息礦用隔爆型（ExdI）

1個100Mbps以太網(wǎng)光端口

1個RJ45以太網(wǎng)電端口

產(chǎn)品特點

100M以太網(wǎng)光端口傳輸介質(zhì)為單模光纖，傳輸速率100Mbps，傳輸距離10km以太網(wǎng)電端口傳輸速率10M/100Mbps自適應(yīng)，傳輸距離100mKTG127（A）礦用隔爆型光端機

功能信息以太網(wǎng)電信號與光信號的雙向轉(zhuǎn)換以太網(wǎng)電信號/光信號和RS-485/422串口信號的雙向轉(zhuǎn)換以太網(wǎng)電信號/光信號和RS-232串口信號的雙向轉(zhuǎn)換以太網(wǎng)電信號/光信號和CAN串口數(shù)據(jù)信號的雙向轉(zhuǎn)換

基本信息礦用隔爆型（ExdI）

1個Base-FX光端口，單模光纖傳輸

1個以太網(wǎng)電口，TCP/IP協(xié)議一個以上RS-485/422串口或RS-232數(shù)據(jù)口一個CAN-BUS接口

產(chǎn)品特點以太網(wǎng)100M單模光纖端口為全雙工工作模式，無需設(shè)置，即插即用RS-485/422/232串口數(shù)據(jù)最高傳輸速率可達230.4Kbps，CAN串口數(shù)據(jù)信號最高可達1MbpsKDW660/5B礦用隔爆兼本安型直流穩(wěn)壓電源

輸出本安電壓額定電壓：5V（1-4路可選）額定電流：3.3A負載效應(yīng)：不大于5%源效應(yīng)：不大于5%

周期與隨機偏移值-峰值：不大于250mV

額定輸入電壓

AC660V/380V/220V/127V

備用電池參數(shù)容量：12V.17Ah(兩節(jié)鉛酸蓄電池)

轉(zhuǎn)換時間：50ms

工作時間：4h

最高充電電壓：26.7V

放點終止電壓：21V煤安認證防爆合格證6,5%平臺功能技術(shù)優(yōu)勢3設(shè)備參數(shù)12成功案例4全國首例千兆以太網(wǎng)下井的項目華豐煤礦綜合自動化系統(tǒng)拓撲圖陳半溝煤礦綜合自動化系統(tǒng)拓撲圖采用單模光纖傳輸，最大可搭建1300Km環(huán)網(wǎng)絡(luò)水簾洞煤礦綜合自動化系統(tǒng)拓撲圖任意兩臺網(wǎng)絡(luò)交換機間的1000M