煤炭IT基礎架構統

基于我們對煤炭生產業務、管理業務需求的理解以及在煤炭自動化領域的多年成功經驗,提出煤炭企業信息化 IT 基礎架構解決方案。

基礎網絡平臺應具有高度伸縮性、模塊化,基于開放的工業標準,不僅能夠和自動化控制系統、信息系統緊密集成,而且還能容易為第三方系統所接納并集成在一起。網絡平臺除具有控制指令下達、實時數據采集、歷史數據記錄的功能外,還包括安全控制、診斷、審計、授權、配置、報警和事件等功能。

煤礦基礎網絡平臺采用三層網絡模型:設備層、控制層和信息層。在設備層采用工業現場總線,控制層采用工業以太網,信息層采用傳統的以太網。由于控制層和信息層采用統一以太網絡,具體設計時可將原先按功能垂直劃分的系統,變革為網狀的或矩陣結構,以消除各系統信息交換的瓶頸,形成一個貫穿整個企業生產、運營各環節的數字神經。

如圖所示:

 

層次

名稱

網絡類型

帶寬

協議模式

1

信息層

Ethernet

1000/100/ 10M

TCP/IP

2

控制層

EtherNet/IP

1000/100/ 10M

CIP+TCP/IP

3

設備層

DeviceNet

500K/250K/125K

CIP

•  信息層

采用以太網,用于全礦的數據采集和程序維護,未來可通過實施信息化系統,將各方面的資源充分調配,平衡和控制,通過柔性的生產計劃實現及時生產,全面、實時控制業務過程、信息支持決策以及支持創新體系。

信息層網絡是基于 1000/100Mbps 以太網的開放網絡技術,擁有廣泛的廠商支持。所有的網絡介質和附件(交換機、路由器、線纜、接頭、工具等)能夠從第三方購得而非廠商專有。

信息層按照業務功能劃分,又可以分為 小區家庭寬帶網、管理信息網、工業控制網。

小區家庭寬帶網 基于 ADSL 網絡,通過對互聯網的訪問,同時在受控條件下對管理信息網進行訪問,既實現了家庭多媒體,又實現了遠程辦公。

管理信息網 由應用服務器、數據庫服務器和個人計算機及相關的軟件通過基于 TCP/IP 的 Ethernet 組成, Ethernet 貫穿于全礦各管理職能部門。

工業控制網 由連接在以太網上的工程師站通過賦予一定權限后可通過網關進入控制層 , 對控制系統進行監控。信息管理系統能夠支持遠程登錄進行數據存取。

•  速度: 10/100/1000Mbps 自適應網絡

•  介質:骨干網連接必須通過交換機進行,連接介質選用光纖;各控制分站以太網設備采用雙絞線接入交換機。

•  網絡服務:系統能夠在同一介質鏈路上同時支持數據采集、編程上 / 下載等功能。

•  控制層

主要采用工業以太網,局部根據實際情況配以 ControlNet 、 DH+ 網和第三方通訊技術,通過實時 I/O 控制、控制器互鎖和報文傳送,實現全系統的高效集成。

控制層網絡部分由 PLC 現場控制系統站、遠程 I/O 站、現場操作員站、就地和中央控制站等組成。提供實時 I/O 控制、數據采集和編程下載等功能。作為全礦的控制主干網,該主干網能在任何節點接入網絡,而不需要更改從前的站號和配置,并充分考慮了今后擴展的方便性。

•  開放性:控制網具有完全開放的,符合國際公認的網絡標準 IEC61158 ,具備成熟的第三方連接能力。

•  實時 I/O 服務:對于遠程 I/O 數據和控制器間互鎖信息的傳輸,網絡具備高度的確定性和可重復性,網絡的刷新時間、 I/O 數據的傳送時間是可預知的、有保證的。

•  信息傳輸服務:控制層設備提供了方便的接入端口,無論從任何一點接入,都能方便地支持編程上傳 / 下載、系統診斷和數據采集功能,且不需要復雜的編程或特殊的軟硬件支持,同時不影響實時信息傳輸性能。

•  網絡模式:控制層按照礦井實際工藝及地理分布,采用環形工業以太網絡結構。

•  工作模式:支持主從、對等、多主等多種靈活的數據通訊結構。數據塊傳送和報文發送都可通過組態完成,不需額外的復雜編程。

•  網絡速度: 1000Mbps ,且速度不隨網絡長度和網絡上的站點數量變化而變化;

•  網絡節點數:單一網絡可提供多達 254 個站點的連接能力,并根據應用需要,支持靈活的網絡分段以及相應的隔離或者橋接方案;

•  網絡介質:可支持雙絞線和光纖連接,根據實際需要提供靈活的電纜形式,如鎧裝、地埋、高柔性等電纜形式;

•  本質安全:控制層網絡能夠支持本質安全的 I/O ,以便將遠程 I/O 延伸到可能的防爆區域,且同時保持通訊的一致性和高性能實時通訊。

•  組態:擁有現成的靈活的網絡組態工具和強大的網絡診斷功能。

•  冗余:系統通過環形拓撲實現控制網絡冗余連接,即控制網上任何一點的單一鏈路連接意外斷開,系統都能通過環網的反方向提供后備鏈路,保證系統可用性的同時兼顧經濟性,環網主干鏈路全部采用單模光纖,保證故障切換時間均 <50ms 。

•  設備層

采用設備網,用于底層設備的低成本、高效率信息集成,達到減小費用和方便安裝之功效。

現場設備層網絡用以連接底層現場設備,減少現場接線,提高系統信息化和智能診斷水平,符合開放網絡要求,易于安裝、實施和維護。基于現場設備的多樣性及特點的不同,允許有多種現場設備總線,分別提供普通底層設備和過程儀表的連接能力。但是網絡的種類和層次應盡可能少,而且應當與控制層總線協議模式保持一致性,并都能夠提供現成的、成熟可靠的通訊接口,能夠通過控制層任意一點接入,實現對設備層網絡完整的組態、診斷、控制和數據采集,所有這些功能的實現應盡可能簡單、無需編程或者任何復雜的網關設備。

•  開放性:設備網是符合國際標準的現場總線,該總線在國內有良好的接受程度,被證實是先進的、可靠的、符合未來發展方向的主流現場總線。

•  拓撲:總線 - 分支線結構,同時支持靈活的樹型、星型、雛菊鏈等結構,最大網絡拓撲范圍 500 米,單個網段連接節點數可多達 64 個;

•  速度:最低網絡速度不低于 125Kbps ,最高可達 500Kbps;

•  工作模式:支持主從、對等、多主等多種靈活的數據通訊結構。在報文傳輸方面,提供查詢、逢變則報、周期性發送、選通等多種靈活高效的通訊方式。

•  供電:采用總線供電方式,所有通訊接口模塊無需額外的電源。采用 +24V 直流供電方式,電源的分布根據網絡具體情況可以靈活布置。

三層網絡之間的互聯互通將由帶背板通訊功能的 ControlLogix 網關來橋接或傳送網絡之間的控制及信息數據,通過軟件編程配置,實現異構網絡之間及異型數據庫之間的無障礙貫通。

神東煤炭集團廣域網邏輯示意圖.jpg

 

 
   
 

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西安華光科技股份有限公司

 
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