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1、山西金地煤焦赤峪煤矿工业以太环网技术协议山西金地煤焦有限公司赤峪煤矿工业以太环网系统建设方案建设单位：山西金地煤焦有限公司赤峪煤矿供货单位：中煤科工集团重庆研究院日期：2011年8月目录前言3第一章 系统实施原则及建设内容规划31.1系统设计原则31.2系统设计依据51.3总体结构设计61.4项目达到的效果6第二章 千兆工业以太环网平台82.1网络拓扑结构设计82.2其他技术要求102.3主要设备技术参数122.3.1 核心交换机（MACH4002-48G-L3PEHC）122.3.2 地面环网交换机（MS4128-L2P）132.3.3 井下环网防爆交换机（KJJ137）132.3.4 N3
2、200入侵检测系统152.3.5 防火墙H3C NS-SecPath U200-CA-AC172.3.6 路由器H3C NS-SecPath U200-CA-AC192.3.7 网闸（ViGapV6.5-300S-MK）202.3.8 磁盘阵列柜（DS3500）23第三章 软件集成平台243.1软件平台的架构243.2子系统汇接方式253.2.1 上位机接入方式253.2.2 PLC接入方式253.2.3 嵌入式控制器接入方式263.2.4 扩展接入方式273.3数据交互方式283.3.1 OPC方式283.3.2 DDE/NetDDE方式283.3.3 ODBC方式283.3.4 FTP文件
3、方式293.4子系统接入293.5功能293.5.1 综合自动化模块功能293.5.2 综合分析模块功能303.5.3 平台配置管理功能31第四章 技术培训32第五章 售后服务承诺325.1质保期内325.2 质保期外32附件：设备配置清单34前言1) 本技术方案的使用范围仅限于山西金地集团赤峪煤矿综合自动化系统。2) 我方保证提供设备符合国家标准、规范和本规格书的优质产品及其相应的优质服务。3) 由于山西金地集团赤峪煤矿正在扩建中，本技术方案为山西金地集团赤峪煤矿综合自动化系统初步设计方案，井下子系统接入综合自动化系统时需结合实际情况制定子系统接入实施方案。第一章 系统实施原则及建设内容规划
4、1) 系统设计、实施始终遵循山西金地集团综合自动化系统相关企业标准。2) 系统建设采用“统筹规划，统一组织，分步实施，急用先建，突出重点，慎重投入”的指导思想。3) 结合山西金地集团赤峪煤矿实际情况以及山西金地集团赤峪煤矿现在使用运行的设备、目前已订购待安装的机电设备部分已具有的通信接口、通信协议、设备工况等进行综合设计。4) 为山西金地集团赤峪煤矿建设一个稳定、高效的1000M环网平台，能可靠传输数据、语音、图像等信息以满足日益复杂的安全生产管理需要，提高安全生产管理水平。5) 提供多种子系统接入方式以满足现场各种异构设备接入，保护已有投资。1.1系统设计原则考虑到山西金地集团赤峪煤矿综合自
5、动化系统工程的实际需要和将来的发展趋势，各系统的实际需求及具体的使用特性，同时兼顾技术新旧更替不断加快的特点，项目的设计原则为：“先进性、成熟性、实用性、安全性、实时性、易操作性、完整性、可查询性、互联性和可扩展性、经济性”。为了使所设计的方案尽可能满足矿方实际的需求，使系统正常、高效地运转，整体方案设计遵循以下设计原则： 先进性、成熟性使用先进、成熟、实用和具有良好发展前景的技术，使得各个子系统具有较长的生命周期，不盲目追求高档次，既能满足当前的需求，又能适应未来的发展。 实用性由于现代煤矿企业的安全、生产监控及调度任务、各职能部门之间业务的联系在很大程度上是以网络为基础，而安全、生产监控则
6、对数据的实时性要求很高。因此，在设计上应保证网络的处理能力和带宽。 可靠性高效稳定的系统，能提供全年365 天，一天24 小时的不停顿运作。对于安装的服务器、终端设备、网络设备、控制设备与布线系统，必须能适应严格的工作环境，特别考虑要适应煤矿井下高温、高湿、高瓦斯的客观环境，以确保系统稳定。实时监控的不可间断性决定了在网络设计中（尤其是网络主干）必须考虑提高网络运行的可靠性，保证系统在一个节点出现意外时整个系统仍能运行。因此，在硬件选型、线路、支撑环境及结构上都必须高质量，并保证核心网络设备具备冗余。同时，采用先进的防火墙+网闸技术保证系统的安全。 安全性网络的各个环节要尽可能多的提供安全保密
7、措施，来保证网络的性能。安全措施应包括：防病毒、防黑客、防止非法或越权访问、传输加密、安全策略控制等。 易操作性先进且易于使用的图形人机界面功能，提供信息共享与交流、信息资源查询与检索等有效工具。 实时性设备和终端必须反应快速，充分配合实时性的需求。 完整性提供与各种外界系统的通信功能，确保信息的完整性并充分利用在整体系统的运作上。 可查询性提供易于使用的数据库功能，让使用者能随时查询信息及制作所需的报表。 互联性和可扩展性把各子系统有机结合起来，满足信息层结构中各层之间信息沟通，增加各子系统之间的互联性和可扩展性。充分考虑将来需求的成长空间，所提供的系统平台与技术将充分配合未来功能及扩充项目
8、的需求，以避免将来重复的投资。标准化、结构化、模块化的设计思想贯彻始终，奠定了系统开放性、可扩展性、可维护性、可靠性和经济性的基础。 经济性在一定的资金资源下，尽量有效地利用，以适当的投入，建立一个尽可能高水平的、完善的网络系统。所有设备的选型配置和采购订货，坚持性能价格比最优的原则，同时兼顾供货商的资信度和维修服务能力。1.2系统设计依据1) 煤矿安全规程；2) 煤炭工业矿井设计规范；3) 煤矿安全装备基本要求；4) 煤矿监控系统总体设计规范；5) 煤矿监控系统中心站软件开发规范；6) 爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备要求；7) 爆炸性环境用防爆电气设备通用要求；8) 煤矿通
9、信、检测、控制用电工产品通用技术条件；9) 设备可靠性试验；10) 电气设备的抗干扰特性基本测量方法；11) 煤炭调度信息化装备技术规范；12) 监测监控质量标准化实施标准；13) 智能调度室装备规范；14) 电子计算机房设计规范；1.3总体结构设计系统分为管理层、控制层和设备层三层结构。其中管理层为矿地面局域网，控制层采用高速工业以太环网，设备层采用现场总线，保证了现场子系统的实时性和可靠性。在管理层，管理网服务器系统负责收集全矿的生产、管理、经营等方面的信息，并为管理网与国际互联网的连接提供服务；在管理网的各PC终端，可以在统一的界面下根据权限和等级查看全矿的所有信息。控制层分为过程控制和
10、集中监控层，在过程控制层，PLC分站、电机智能控制器、其它智能监控分站等对现场设备实现运行参数的采集，并负责传达集中控制信号至现场设备；各子系统通过其现场总线采集各自所控制设备的运行参数，并实现对整个子系统设备的集中控制。设备层主要包括：传感器、执行器、开关柜等现场设备。1.4项目达到的效果系统建成后，能把各个子系统有机整合在一起，能使山西金地集团赤峪煤矿井上下各生产环节的生产工况信息在现有条件下进行有效集成，能够将各子系统的数据进行深入挖掘，进而实现相关联业务数据的综合分析以及生产状态的实时评估，达到“管控一体化”和统一调度指挥决策的目标。系统可在地面中央监控室实现对矿井主要生产环节如：煤流
11、、采、运、供电、排水、压风等生产环节的集中监控，部分系统实现可靠无人值守运行，有效提高矿井生产效率；另外可将环境监测、工业电视、主副井提升、通风机、调度通信等系统的信息集中于统一的数据库管理、存档、检索。同时可实现整个矿井的综合自动化网络和管理信息网络的的无缝连接，矿各级领导和有关职能部门均可以通过网络终端进行数字化矿山系统的实时监测、数据报表显示查询，矿调度人员及相关管理人员同步掌握生产设备运行状态、产量及安全情况，便于快速做出反应，及时调度。系统能通过矿的网络统一出口，与数据中心完成无缝对接，实现山西金地集团赤峪煤矿生产信息、安全信息和管理信息实时交换，远程显示、查看相关数据。系统将矿井的
12、环境安全监测系统、人员定位系统、电网监控系、各主要环节自动化控制系统等信息集成到统一的平台软件上进行综合分析处理，能实现矿井生产设备的优化运行控制和瓦斯等灾害的预警及联动控制。山西金地集团赤峪煤矿建成的基于工业以太环网+现场总线技术的数字化矿山系统，信息汇接能力强大，留有充分的扩展端口以适应系统今后扩容发展的需要。第二章 千兆工业以太环网平台2.1网络拓扑结构设计本次工业以太网系统建设地面、井下2个1000M环网，采用地面网络和井下环网方式。地面调度指挥中心的各种服务器、上位机、操作站、工程师站等均直接接入中心的两台核心交换机上，核心交换机接入矿方管理网络，但需矿方管理网络提供足够的网络接口。
13、井下各监控设备就近接入环网交换机。这种布局网络结构清晰，网络层次分明，数据采集服务器直接连到核心交换机上，链路路径最直接，采集数据快捷。WEB服务器对企业网的用户提供访问，接在防火墙的DMZ区，其他的设备都在防火墙的内部区域，被防火墙保护起来，整体网络结构非常安全。平台主要由核心交换机、地面光纤环网交换机、井下环网交换机、防火墙、UPS电源、打印机等组成。全网建成后的性能可以保证达到以下水平：全网交换机连接均可基于单、多模光纤或铜介质，可按需要任意选择；光纤网络中的任何位置发生一个断点事故均可在瞬间内完成链路通信的恢复；全网基于统一、简洁的网络管理。机房核心交换机：在调度室中心机房配置2台赫斯
14、曼公司的MACH4002-24G-L3EHCP三层交换机，工作方式：双机热备。地面环网：在主井提升机房配电室、副井井口房变电所、北通风机房、中央通风机房、10KV变电所共5个节点，配置5台赫斯曼公司的MS4128-L2PHC地面环网交换机，组成地面1000M环网。井下环网：在中央采区泵房变电所、140M水平泵房变电所、北一采区变电所、北一采区泵房变电所、中央采区变电所共5个节点配置5台KJJ137（MS4128-L2PHC模块）1000M环网交换机，组成井下环网。采集服务器：在中心机房部署两台IBM 3650 M3机架式服务器，作为各子系统数据采集服务器用。工作方式：双机热备。数据服务器：在中
15、心机房部署两台IBM 3650 M3机架式服务器，作为数据库数据管理服务器。工作方式：双机热备。WEB服务器：在中心机房部署一台IBM 3650 M3机架式服务器，作为网络浏览服务器，工作方式：提供系统内网页浏览服务。应用服务器：在中心机房部署一台IBM 3650 M3机架式服务器，在服务器上部署KJ90综合系统平台系统。工作方式：系统生产业务处理。磁盘阵列：在中心机房部署IBM DS3500 双控光纤磁盘阵列柜,系统所有采集数据和业务数据全部在本磁盘阵列做存储。环网拓扑图图 01网络拓扑结构图2.2其他技术要求1) 整个自动化综合控制网采用赫斯曼工业级的设备，实现井下高温、高湿等恶劣环境的稳定运行；2) 系统支持光纤冗余环网工作模式，接节故障不影响整个系统性能，故障自恢复时间短（0.05S），通信更加可靠；所有交换机采用高性能的赫思曼模块化千兆交换机，避免网络中部分节点故障，同时满足以后的扩容
