摘要：本文介紹了綜合自動(dòng)化的結(jié)構(gòu)體系，采用西門子的X-400交換機(jī)建設(shè)千兆工業(yè)以太網(wǎng)傳輸平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)華豐煤礦自動(dòng)化的遠(yuǎn)程集中控制。 關(guān)鍵詞：煤礦；綜合自動(dòng)化；工業(yè)以太網(wǎng)；SCALANCE X-400 1、項(xiàng)目簡(jiǎn)介 華豐煤礦是一個(gè)具有百年開采歷史的老礦，1958年擴(kuò)建，目前生產(chǎn)能力130萬(wàn)噸。 華豐煤礦原有的自動(dòng)化系統(tǒng)有：-450、-750中央泵房排水監(jiān)控系統(tǒng)、洗煤系統(tǒng)，正在進(jìn)行的自動(dòng)化改造項(xiàng)目有礦井地面供電及-450、-750中央配電所自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)、主運(yùn)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)、大巷信集閉系統(tǒng)。目前這些監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)都處于相互獨(dú)立的狀態(tài)，各種系統(tǒng)自成體系，造成通訊線路重復(fù)投資、重復(fù)建設(shè)，不僅系統(tǒng)維護(hù)量大，而且整體可靠性差，維修、維護(hù)困難，信息不能互通，形成了"信息孤島"現(xiàn)象，所以很難從系統(tǒng)工程的角度來(lái)整體對(duì)礦山進(jìn)行統(tǒng)一的自動(dòng)化管理，以發(fā)揮自動(dòng)化集成的最大效益。 因此，通過(guò)在華豐煤礦建立綜合自動(dòng)化監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，使工況信息和控制信息在一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)上傳輸，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中監(jiān)測(cè)監(jiān)控，具有十分重要的意義。 2、系統(tǒng)構(gòu)成 在華豐煤礦綜合自動(dòng)化項(xiàng)目中一共采用了6臺(tái)西門子的SCALANCE X-400交換機(jī)，-750調(diào)度站、-750泵房、-450泵房，地面主運(yùn)車房各安裝一臺(tái)，調(diào)度中心安裝兩臺(tái)，通過(guò)鎧裝單模光纖將6個(gè)節(jié)點(diǎn)連接起來(lái)，為華豐煤礦搭建冗余可靠的1000M環(huán)型工業(yè)以太網(wǎng)傳輸平臺(tái)。每臺(tái)交換機(jī)配有12個(gè)100Mbit/s RJ45接口和2個(gè)1000Mbit/s ST光纖接口，用于把各系統(tǒng)接入進(jìn)來(lái)。在物理上和邏輯上確保網(wǎng)絡(luò)通路的冗余和安全，當(dāng)某一子系統(tǒng)的通訊或元器件出現(xiàn)故障時(shí)，不影響其他子系統(tǒng)的通訊和整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能。 3、性能優(yōu)點(diǎn) 3.1、千兆環(huán)網(wǎng) 華豐煤礦的自動(dòng)化系統(tǒng)包括信集閉系統(tǒng)、主運(yùn)系統(tǒng)、洗煤系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、地面供電系統(tǒng)、井下供電系統(tǒng)和數(shù)字工業(yè)電視系統(tǒng)，100Mbit/s的網(wǎng)絡(luò)難以滿足遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控的要求，而SCALANCE X-400是一款千兆交換機(jī)，增加了網(wǎng)絡(luò)的帶寬，滿足了骨干控制層網(wǎng)絡(luò)千兆的需求。 3.2、交換機(jī)防爆 通過(guò)申請(qǐng)，SCALANCE X-400交換機(jī)獲得了礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志，防爆（EX）證號(hào)是20521122，煤安（MA）證號(hào)是20060822，符合煤炭安全規(guī)程。可放置在沒有雨水侵入，空氣流通和相對(duì)濕度不大于95%（+25℃ ），溫度不高于+40℃，不低于-40℃的硐室中，滿足井下防塵、抗高溫、抗潮濕和電磁干擾的要求，并把可能點(diǎn)燃爆炸混合物的部件封閉在一個(gè)外殼內(nèi)，起到阻止向殼外傳爆的作用。 3.3、冗余管理 為防止華豐煤礦的傳輸鏈路或交換機(jī)發(fā)生故障，在建立環(huán)網(wǎng)時(shí)， SCALANCE X-400 交換機(jī)切換為RM 模式，通過(guò)集成的冗余管理器，構(gòu)成1000Mbit/s的高速光纖冗余環(huán)網(wǎng)。最多可支持 50臺(tái)X-400 交換機(jī)串聯(lián)連接到環(huán)網(wǎng)，總長(zhǎng)為 150 km。在華豐煤礦有6臺(tái)X-400 交換機(jī)串聯(lián)在環(huán)網(wǎng)上，總長(zhǎng)為11km。當(dāng)傳輸鏈路或環(huán)網(wǎng)中的SCALANCE X-400 交換機(jī)發(fā)生故障時(shí)，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)時(shí)間嚴(yán)格小于300ms，增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的可靠性。 3.4、VLAN劃分 SCALANCE X-400支持虛擬局域網(wǎng)VLAN技術(shù)，使用該技術(shù)，把華豐煤礦的網(wǎng)絡(luò)劃分為各個(gè)獨(dú)立的子網(wǎng)，從而可以將網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行分類，防止非法終端的接入等，提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性。同時(shí)，VLAN按照節(jié)點(diǎn)的類型把網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行分類，防止網(wǎng)絡(luò)上不同站點(diǎn)之間、不同類型的網(wǎng)絡(luò)流量發(fā)生沖突，特別是視頻數(shù)據(jù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的沖突，有效的降低了網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷，提高了網(wǎng)絡(luò)的通訊效率。 3.5、SNMP管理 SCALANCE X-400支持SNMP協(xié)議，符合簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP，可實(shí)現(xiàn)對(duì)全礦網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，可在第一時(shí)間實(shí)現(xiàn)故障的診斷和定位。通過(guò) SNMP，可簡(jiǎn)便集成在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)管理結(jié)構(gòu)中，維護(hù)非常方便。 4、應(yīng)用體會(huì) 在選用SCALANCE X-400之前，華豐煤礦曾經(jīng)對(duì)百兆環(huán)網(wǎng)、赫斯曼交換機(jī)和SDH等方案進(jìn)行了反復(fù)的論證和比較，最后決定采用西門子的千兆工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)SCALANCE X-400組成地面和井下的1000M環(huán)網(wǎng)。SCALANCE X-400提供模塊化的設(shè)計(jì)，用戶可以根據(jù)需要靈活的選擇端口數(shù)量，SCALANCE X-400最多支持4095個(gè)VLAN劃分，具備C-PLUG參數(shù)存儲(chǔ)卡和以太網(wǎng)電纜斷線距離診斷功能，支持SNMP OPC SERVER網(wǎng)絡(luò)管理方式，因此該方案價(jià)格實(shí)惠、穩(wěn)定可靠、使用方便、兼容性和擴(kuò)展性好，符合本質(zhì)安全型礦井的要求。 華豐煤礦千兆工業(yè)以太網(wǎng)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)自2005年9月開始投入運(yùn)行，一切均工作正常。華豐煤礦對(duì)主要技術(shù)參數(shù)、運(yùn)行性能、系統(tǒng)保護(hù)功能、工作的可靠性進(jìn)行了測(cè)試，均達(dá)到設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)使用要求。礦方認(rèn)為，該系統(tǒng)控制程序設(shè)計(jì)合理，功能齊全、顯示清晰，動(dòng)作靈敏可靠，事故影響為零，實(shí)現(xiàn)了綜合自動(dòng)化功能，解決了自動(dòng)化"信息孤島"的現(xiàn)象，提高了規(guī)模管理效益。 華豐煤礦綜合自動(dòng)化項(xiàng)目是全國(guó)第一個(gè)在井下應(yīng)用千兆工業(yè)以太網(wǎng)下井項(xiàng)目，該項(xiàng)目于2005年12月31日在山東省科技廳組織的科學(xué)技術(shù)成果鑒定會(huì)上被評(píng)為達(dá)到了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。