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煤炭IT基础架构统

基于我们对煤炭生产业务、管理业务需求的理解以及在煤炭自动化领域的多年成功经验,提出煤炭企业信息化 IT 基础架构解决方案。

基础网络平台应具有高度伸缩性、模块化,基于开放的工业标准,不仅能够和自动化控制系统、信息系统紧密集成,而且还能容易为第三方系统所接纳并集成在一起。网络平台除具有控制指令下达、实时数据采集、历史数据记录的功能外,还包括安全控制、诊断、审计、授权、配置、报警和事件等功能。

煤矿基础网络平台采用三层网络模型:设备层、控制层和信息层。在设备层采用工业现场总线,控制层采用工业以太网,信息层采用传统的以太网。由于控制层和信息层采用统一以太网络,具体设计时可将原先按功能垂直划分的系统,变革为网状的或矩阵结构,以消除各系统信息交换的瓶颈,形成一个贯穿整个企业生产、运营各?#26041;?#30340;数字神经。

如图所示:

 

层次

名称

网络类型

带宽

协议模式

1

信息层

Ethernet

1000/100/ 10M

TCP/IP

2

控制层

EtherNet/IP

1000/100/ 10M

CIP+TCP/IP

3

设备层

DeviceNet

500K/250K/125K

CIP

•  信息层

采用以太网,用于全矿的数据采集?#32479;?#24207;维护,未来可通过实施信息化系统,将各方面的资源充分调配,平衡和控制,通过柔性的生产计划实现及时生产,全面、实时控制业务过程、信息支持决策以及支持创新体系。

信息层网络是基于 1000/100Mbps 以太网的开放网络技术,拥有广泛的厂商支持。所有的网络介质和附件(交换机、路由器、线缆、接头、工具等)能够从第三方购得而非厂商专有。

信息层按照业务功能划分,又可以分为 小区家庭宽带网、管理信息网、工业控制网。

小区家庭宽带网 基于 ADSL 网络,通过对互联网的访问,同时在受控条件下对管理信息网进行访问,既实现了家庭多媒体,又实现了远程办公。

管理信息网 由应用服务器、数据库服务器和个人计算机及相关的软件通过基于 TCP/IP 的 Ethernet 组成, Ethernet 贯穿于全矿各管理职能部门。

工业控制网 由连接在以太网?#31995;?#24037;程师站通过赋予一定权限后可通过网关进入控制层 , 对控制系统进行监控。信息管理系统能够支持远程登录进行数据存取。

•  速度: 10/100/1000Mbps 自适应网络

•  介质:骨干网连接必须通过交换机进行,连接介质选用光纤;各控?#21697;?#31449;以太网设备采用双绞线接入交换机。

•  网络服务:系统能够在同一介质链路上同时支持数据采集、编程上 / 下载等功能。

•  控制层

主要采用工业以太网,局部根据实?#26159;?#20917;配以 ControlNet 、 DH+ 网和第三方通讯技术,通过实时 I/O 控制、控制器互锁和报文传送,实现全系统的高效集成。

控制层网络部分由 PLC 现场控制系统站、远程 I/O 站、现场操作员站、就地和中央控制站等组成。提供实时 I/O 控制、数据采集和编程下载等功能。作为全矿的控制主干网,该主干网能在任何节点接入网络,而不需要更改从前的站号和配置,并充分考虑了今后扩展的方便性。

•  开放性:控制网具有完全开放?#27169;?#31526;合国际公?#31995;?#32593;络标准 IEC61158 ,具备成熟的第三方连接能力。

•  实时 I/O 服务:对于远程 I/O 数据和控制器间互锁信息的传输,网络具备高度的确定性和可重复性,网络的刷新时间、 I/O 数据的传送时间是可预知的、有保证的。

•  信息传输服务:控制层设备提供了方便的接入端口,无论从任?#25105;?#28857;接入,都能方便地支?#30452;?#31243;上传 / 下载、系统诊断和数据采集功能,且不需要复杂的编程或特殊的软硬件支持,同时不影响实时信息传输性能。

•  网络模式:控制层按照矿井实际工艺及地理分布,采用环形工业以太网络结构。

•  工作模式:支持主从、对等、多主等多种灵活的数据通讯结构。数据块传送和报文发送都可通过组态完成,不需额外的复杂编程。

•  网络速度: 1000Mbps ,且速度不随网络长度和网络?#31995;?#31449;点数量变化而变化;

•  网络节点数:单一网络可提供多达 254 个站点的连接能力,并根据应用需要,支持灵活的网络分?#25105;?#21450;相应的隔离或者桥接方案;

•  网络介质:可支持双绞线和光纤连接,根据实际需要提供灵活的电缆形式,如铠装、地埋、高柔性等电缆形式;

•  本质安全:控制层网络能够支?#30452;?#36136;安全的 I/O ,以便将远程 I/O 延伸到可能的防爆区域,且同时保持通讯的一致性和高性能实时通讯。

•  组态:拥有现成的灵活的网络组态工具和强大的网络诊断功能。

•  冗余:系统通过环形拓扑实现控制网络冗余连接,即控制网上任?#25105;?#28857;的单一链路连接意外断开,系统都能通过环网的反方向提供后备链路,保证系统可用性的同时兼?#21496;?#27982;性,环网主干链路全部采用单模光纤,保证故障切换时间均 <50ms 。

•  设备层

采用设备网,用于底层设备的?#32479;?#26412;、高效率信息集成,达到减小?#24310;煤?#26041;便安装之功效。

现场设备层网络用以连接底层现场设备,减少现场接线,提高系统信息化和智能诊断水平,符合开放网络要求,易于安装、实施和维护。基于现场设备的多样性及特点的不同,允许有多种现场设备总线,?#30452;?#25552;供普通底层设备和过程仪表的连接能力。但是网络的种类和层次应尽可能少,而且应当与控制层总线协议模式保持一致性,并都能够提供现成的、成熟可靠的通讯接口,能够通过控制层任意一点接入,实现对设备层网络完整的组态、诊断、控制和数据采集,所有这些功能的实现应尽可能简单、无需编程或者任何复杂的网关设备。

•  开放性:设备网是符合国际标准的现场总线,该总线在国内有良好的接受程度,被证实是先进的、可靠的、符合未来发展方向的主流现场总线。

•  拓扑:总线 - 分支线结构,同时支持灵活的树型、星型、雏菊链等结构,最大网络拓扑?#27573;?500 米,单个网段连接节点数可多达 64 个;

•  速度:最低网络速度不低于 125Kbps ,最高可达 500Kbps;

•  工作模式:支持主从、对等、多主等多种灵活的数据通讯结构。在报文传输方面,提供查询、逢变则报、周期性发送、选通等多种灵活高效的通讯方式。

•  供电:采用总线供电方式,所有通讯接口模块无需额外的电?#30784;?#37319;用 +24V 直流供电方式,电源的分布根据网络具体情况可以灵活布置。

三层网络之间的互联互通将由带背板通讯功能的 ControlLogix 网关来桥接或传送网络之间的控制及信息数据,通过软件编程配置,实现异构网络之间及异型数据库之间的无障碍贯通。

神东煤炭集团广域网逻辑示意图.jpg

 

 
   
 

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西安华光科技股份有限公司

 
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