矿井万兆工业以太环网

kj148​综合自动化矿井万兆工业以太环网工业以太网优点

与包括现场总线在内的其它网络相比，以太网具有以下优点：

应用广泛bwg0214

以太网是目前应用广泛的计算机网络技术，受到广泛的技术支持。几乎所有的编程语言都支持Ethernet的应用开发，如Java，Visual C++及Visual Basic等。这些编程语言由于广泛使用，并受到软件开发商的高度重视，具有很好的发展前景。因此，如果采用以太网作为现场总线，可以保证多种开发工具、开发环境供选择。

成本低廉

由于以太网的应用广泛，因此受到硬件开发与生产厂商的高度重视与广泛支持，有多种硬件产品供用户选择。而且由于应用广泛，硬件价格也相对低廉。目前以太网网卡的价格只有Profibus，FF等现场总线的十分之一，并且随着集成电路技术的发展，其价格还会进一步下降。

通信速率高

1000Mbps以太网技术已成熟应用，10Gbps甚至更高速以太网也正在研究，其速率比目前的现场总线快得多。另外以太网可以满足对带宽的更高要求。

软硬件资源丰富

由于以太网已应用多年，人们对以太网的设计、应用等方面有很多的经验，对其技术也十分熟悉。大量的软件资源和设计经验可以显著降低系统的开发和培训费用，从而可以显著降低系统的整体成本，并大大加快系统的开发和推广速度。

可持续发展潜力大

由于以太网的广泛应用，使它的发展一直受到广泛的重视和吸引大量的技术投入。并且，在这信息瞬息万变的时代，企业的生存与发展将很大程度上依赖于一个快速而有效的通信管理网络，信息技术与通信技术的发展将更加迅速，也更加成熟，由此保证了以太网技术不断地持续向前发展。

易于与Internet连接，能实现办公自动化网络

与工业控制网络的信息无缝集成，传统的工业控制网络由于在企业网络不同层次应用不同类型的网络，它们之间需要安装网关对数据进行转换。如今的控制网络中，以太网已经成为企业层和控制层的主要网络技术。同时，控制器、PLC和DCS厂商已经开始提供以太网接口，这使得整个网络的瓶颈效应集中在应用现场总线的设备层上。

kj148​综合自动化矿井万兆工业以太环网综合信息网络平台结构模式

根据以上分析和要求，结合的计算机网络技术，综合信息网络平台采用基于高速工业以太冗余环网的三层结构模式。

• 应用于井下工业环境下的以太网交换机)，能提供足够的带宽；
• 能在同一总线上运行不同的传输协议，从而能建立企业的公共网络平台或基础构架；
• 支持交互式和开放的数据存取技术；
• 沿用多年，已为众多的技术人员所熟悉，市场上能提供广泛的设置、维护和诊断工具，成为事实上的统一标准；
• 允许使用不同的物理介质和构成不同的拓扑结构。

以太网早期存在不确定性和实时性能欠佳的问题，已通过智能交换机的使用、主动切换功能的实现、优先权的引入等，基本上得到了解决。通过提高数据传输速率，仔细地选择网络的拓扑结构、设置服务质量（QOS）等，从而保证数据传输的准确性和实时性。

环网总体设计

环网交换机设置

在调度室中心机房配置2台核心交换机（一主一备）；

• 地面部分

地面布置6台环网交换机；

• 井下部分

井下布置6台矿用隔爆兼本安型交换机。

核心机房与各建筑物的弱电间之间通过光缆，实现计算机的联网。与井下通过光缆连接，实现与井下各个自动化子系统的联网。

井网络主干全部采用单模光纤，采用环形结构。井筒和井下选用矿用阻燃光缆。光缆敷设过程中，主干/支干光缆均需考虑敷设光纤冗余通道，为了保证信号不衰减，尽量减少熔接次数，主干光纤每500米要求至少50米的预留，能为熔接时预留长度。

网络交换机冗余配置

链路切换如下图示意：煤矿地域分布较广，现场控制点的数量多且相对分散。根据现场实际情况规划：

所有交换机都采用光纤端口组环，一个连接上级交换机，一个用于连接下级交换机，构成一个完整的光纤环路。当其中某一段工作中的光纤线路被破坏或相应的网络设备发生故障时，整个网络会自愈，并在50ms内恢复正常的通讯，这样就构成二级冗余。

在环网交换机中选择2台交换机分别于地面的2台核心交换机进行连接，当某台核心设备发生断电或故障时，另外一台核心交换机会在50ms内接管正常的通讯，这样就构成了三级冗余。

如果环网中某个交换设备或链路发生故障，环网传输路径将选择反方向传输，保证主传输通道信号不间断；传输路径倒换时间设计小于50ms。

链路切换示意图

网络管理

本方案采用的网络管理软件对整个网络的所有网络设备进行统一的管理。

网络管理是计算机网络系统可靠、安全、高效运行的保障。ISO为网络管理的实现制定了相应的标准，使网络管理系统能够相互兼容和互连。

网管是对整个管理信息网进行规划、配置的工具，它可以实现对所有支持SNMP协议的网络设备进行管理、配置，在更改设备配置时只要在网管工作站对相关设备进行合适配置，通过网管工作站对网络设备进行日常管理、流量统计、故障分析等。

设备控制网中所有光纤环网交换机均支持Web管理。在网管工作站上使设备用浏览器，通过光纤环网交换机的管理IP地址即可在图形化界面上实现对交换机管理、配置和状态的观测。而通过光纤环网交换机配套的网络管理软件可以实现对整个通信网络更加全面的管理。

主要网络性能指标要求

主干网速率：1000M

1. 传输介质：单模光纤（传输距离30km）；
2. 防爆等级：隔爆型；隔爆兼本安型；
3. 使用条件：温度：-10℃～+65℃
4. 湿度：不大于95%(＋25℃)
5. 周围介质：允许使用环境中有爆炸危险介质。
6. 支持基于Web的网络管理系统（可选），可以通过的网关软件对交换机进行管理和控制；
7. 每台交换机支持6个以上以太网接口，可以选择为电接口、光接口或两者的任意组合；
8. 支持全双工/半双工运转；
9. 支持单冗余链路，大网络重构自愈时间小于50ms。