基于以太网的矿井管理系统设计.doc

基于以太网的煤矿管理系统设计 学 院： 电子信息学院 专业班级： 控 制 工 程 姓 名： 周 光 辉 学 号： 159030031 摘要 本文对实现煤矿高产高效对生产过程监控、全矿井生产安全环境监测、生产过程信息综合利用等方面的自动化、智能化和网络化。支撑实现的核心技术为：分布式过程控制、网络化的通讯、集中式数据管理、模块化的组态编程。 用全局的观念，按照系统集成的概念来实现全矿井生产过程管理的综合信息化。用多种现代化信息与自动化技术，建立全矿井监测、控制、管理一体化的、基于网络的大型开放式分布控制系统，形成全矿井生产各环节的过程控制自动化、生产综合调度指挥集中化和业务运转信息传输网络化、以保证对全矿井安全状况和生产过程的实时监测、监视、控制和调度管理，使全矿井高效的集约化生产。体系构架 在综合信息化网络平台设计中，根据“管控一体化”的思想，采用三层网络结构，并结合自动化、信息、计算机、网络、通讯的新理论和新技术，利用世界先进的自动化产品、网络产品和工业控制软件、数据库软件，使矿井在“采、掘、运、风、水、电、”等生产环节全面实现信息化，并将煤炭生产、管理的各个环节，统一在一个网络平台上，形成统一、完整的有机整体。 综合自动化的三层结构模型，以煤炭生产各个环节的过程监测及自动化控制产生的信息作为信息源，通过工业以太网方式自动导入到全集成自动化监测监控平台； 利用网络将现场控制、监测层的各个子系统、工业电视系统、调度通讯系统、矿井环境与生产监控系统有机地汇接在一起，进行加工处理，形成集数据、图像、语音为一体的全矿井安全、生产指挥调度监视监控系统； 利用统一的数据中心，将生产现场的各种信息源及信息在数据库中集成化整合，支撑各个管理层面对生产业务数据的不同需求，为经营管理决策提供数据依据，形成企业的专家分析系统及决策支持系统。 目前工业控制网络在煤矿建立一个统一、开放的网络平台。实现在统一的网络平台上对全矿井的生产安全信息进行监测，井上、下设备实现集中控制，做到一个矿井的安全、生产、管理等环节数字、控制、语音、视频等信息三网合一。网络平台设计 .1网络建设需求分析 根据煤矿综合信息化网络平台的技术需要：实现整个系统的高度集成和信息高度共享的目标。因此，首先对整个煤矿信息化传输平台进行建设。其建设目标是将整个矿井的主要生产单位地点构建到一个网络平台上，同时从硬件上将现有系统现有系统接入，并对将来新建系统做预留接口设计。 .2网络设计方案 根据煤矿综合信息化网络平台建设的要求，以及现有自动化子系统的布置情况，本次设计中包括两个主干千兆网络：调度指挥控制中心以太网、1000M工业以太环网，两个网络与煤矿企业网进行有限制的信息互联，中间加装防火墙进行隔离。 网络基本情况如下： 1000M工业以太环网：该网络是煤矿全矿控制系统骨干网。骨干网通过工业级千兆交换机为全矿地面各个子系统提供方便灵活的100M工业以太网接口。网络采用环型结构，以保证系统的高可靠性。如果在使用过程中存在光纤网络某点断开，网络也能照常工作，而且系统能及时诊断出故障点以便维修。 调度指挥控制中心以太网以两台互为冗余的网关型交换机为核心构成，设计互为冗余的I/O服务器组和数据服务器组，考虑到使用过程中的日常维护，设立相应的操作员站和工程师站。工程师站负责全部控制系统的组态和维护。各个操作员站实现对全矿各生产子系统的过程控制，控制信息由服务器经工业以太网上相应节点发送到被控子系统。服务器组采集全矿生产、安全等全部信息 根据现场实际情况，网络结构方案： 方案具有传输速度高、低耗、易于安装和兼容性好等功能，实现快速连接及连接恢复，恢复时间ms。采用多个冗余环，保证系统运行的安全性和可靠性。 生产子系统网络：将地面及井下的各生产子系统按照其物理分别情况分别建立百兆的环形网络。按照煤矿实际情况，划分为地面千兆环网井下千兆环网。具体布置为：地面变子系统网络，子系统网络，泵房子系统网络中央变电所子系统网络，皮带子系统网络和子系统网络。其中皮带集控子系统网络和子系统网络根据主要轨道巷分布以及扩展。有效的协调各子系统运行于最佳状态。按照计划将各种不同类别信息例如数据、图像、声音通过VLAN虚拟网段的划分进行管理，不同类别的信息将各自传送至指定的端口逻辑组，增强千兆环网的安全性和高效可靠传输。不同分段的信息通过网络传输最终汇总至地面集控中心，从而实现了三网合一、资源共享的功能。 .3 1000 M工业以太网的设计 .3.1 网络设计 共放置台千兆环网交换机。其中地面台环网交换机（地面集控中心），千兆环网交换机台矿用环网交换机。交换机数量和布局的选择，充分考虑煤矿