矿井监控自动控制项目方案

1 工程简介
随着网络化、信息化概念向自动化领域的不断渗透，矿井监控自动化控制理念和技术也在不断发展。在监控工程控制系统中，采用基于工业以太网的集成式全分布控制系统，具有高度的分散性、实时性、可靠性、开放性和互操作性的特点，同时也可以做到数据、语音和视频“三网合一”的系统。

网络结构
整个矿井监控处理自动化网络监控区域分为井上控制部分和井下控制部分，井上控制部分主要是对地面电力调度系统、地面消防系统、主井提升系统、副井提升系统、地面监视系统、瓦斯监控系统、主井通风系统及办公等方面的控制联网。井下控制部分是以调度中心为主控的，其他分控系统包括： 井下排水、井下运输、人员监控、井下视频监控系统、井下辅助系统、井下变电。 井上网络系统采用100M或者1000M光纤冗余工业环网系统将各个控制部分连接起来，可以通过路由和放火墙与公网连接。井下的调度中心采用两台KIEN 9001（19英寸机架型交换机，24个RJ45口，2个多模冗余光口）与采面控制系统的工业交换机KIEN 6000-2S组成的100M工业光纤冗余环网，根据具体需要可以组成一个或多个光纤冗余环。并通过井下光缆与井上的网络系统良好结合。本方案所有工业网络交换机个光纤环网共同汇集到指挥中心的交换机上。然后通过服务器进行管理。如图所示；
如果在系统工作时交换机的连接介质发生故障，环形结构将在小于300ms时间内切换网络工作拓扑结构。不影响整个系统的工作，从而保证了系统的可靠性。而且在同样的冗余度下，冗余环网结构不仅减少了风险的集中，更降低了实现成本。可以灵活的与其他网络交换机接入。良好的安全特性能够保证数据安全传输。

2.2．1 冗余环网工作原理
工业冗余环网的设计是为了实现在恶劣环境下，数据传输的稳定性、可靠性和实时性。
1． 物理连接上成环型
2． 工作时整个网络成链状结构，有一段是不传输数据，只传输硬件间的数据流，用来相互通知各自的状态给其他设备。环上的每一个设备都知道并随时通知其他设备自己的状态。
3． 一旦有一段网络发生故障，临近交换机会马上通知其他交换机，极短的时间内这一信息就会传遍全网。
4． 作为“根”的交换机就会实行切换，就是原来没有数据通过的那段链路马上进行数据传输。整个切换时间为300毫秒。整个网络还是呈链状工作状态，实现冗余。
5． 当损坏的网络修复后，网络恢复到初始工作状态。
6． 东土电信的工业以太网产品温度满足 -35℃~~75℃
7． 环境相对湿度：10%~~~95%（无凝露）
8． IP30防护等级，铝制外壳，无风扇设计。
9． 电磁兼容符合的标准：EN50082-2

2.2 网络优势分析
采用以太网作为交换传输和接入平台的优势十分明显。其一是巨大的网络基础和长期的经验知识，以及目前所有流行的操作系统和应用也都与以太网兼容；其二，以太网性能价格比好，初始成本和运营成本均较低；另外，以太网的扩展性好，容易安装开通，并且可靠性较高。以太网接入采用异步工作方式，很适合于处理IP突发数据流。目前以太网从共享媒质转向全双工LAN交换后，在相当程度上实现了计算机间的信息隔离，消除了链路带宽的竞争和潜在的碰撞机会，同时使以太网的传输距离也大大地得到扩展。
近来，以太网已逐渐向城域网甚至广域网扩展。从技术上看，以太网是一种很简单的解决方案，只需要最少量的规划、设计和测试工作，应用多年，为用户所熟悉，业务指配时间可以减少到几个小时或几天；其次，以太网是标准技术，互换互操作性好，具有广泛的软硬件支持，成本低。有人预测，在城域网和广域网上，以太网成本可能SDH和ATM的25%和10%；最后，以太网是与媒体无关的承载技术，可以透明地与铜线对、电缆和各种光纤等不同传输媒体接口，避免了重新布线的成本。从结构上看，以太网正以前所未有的端到端解决方案面目出现，消去了其他解决方案所必不可少的网络边界处的格式变换，减少了网络的复杂性。同时，以太网是具有很好扩展性的解决方案，其速率可以从10Mbits/s、100Mbits/s、1Gbits/s一直扩展到10Gbit/s。从管理上看，由于同样的系统可以应用在网络的各个层面上，因此，网络管理可以大大简化。

方案：
综上所述，我们选用公司的交换工业以太网交换机KIEN6000-2S和 KIEN 9001，组成工业级冗余环网。

KIEN 6000 工业以太网交换机
1 设备特点
◆ 采用工业级元器件和专门设计，确保产品的高可靠性。
◆ 可在极端的温度范围内稳定工作，能适应工业现场恶劣的工作环境。
◆ 本产品组网十分灵活，可组成超级光纤自愈环网、超级以太网自愈环网，方便了用户的使用。
◆ 上联冗余的10/100Mbit/s双绞线端口，利用上联冗余接口，可以组成自愈环网。提高系统可靠性。
◆ 具有先进的解环自愈功能，当环网中某处出现故障时，通讯数据能够快速切换到备用网络上，保证网络通讯正常，自愈时间小于300ms。
◆ 支持电口自动协商功能，无需配置，可自动与对端电口设置保持一致。
◆ 具有基于WEB的KIEN网管系统，功能强大，方便管理和维护。
◆ 支持虚拟网络（VLAN）标准来控制广播域和网段流量，可以提高网络性能、安全性和可管理性。
◆ 坚固而精致的外形结构设计，具有一定的防护等级。
产品提供多种安装方式，如卡轨式、壁挂式等，适用于不同的安装条件。

以上是产品的基本特点，我们如果在光缆铺设允许的情况下，组建自愈环网，不仅节约了设备资金成本，而且最大限度的发挥了设备的网络高可靠性优势。