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案例頻道供稿單位：SIEMENS-西門子自動化與驅(qū)動集團工業(yè)通訊網(wǎng)絡
煤炭行業(yè)現(xiàn)狀簡介
我國是“富煤、貧油、少氣”的國家，這一特點決定了煤炭將在一次性能源生產(chǎn)和消費中占據(jù)主導地位且長期不會改變。目前我國煤炭可供利用的儲量約占世界煤炭儲量的11.67%，位居世界第三。我國是當今世界上第一產(chǎn)煤大國，煤炭產(chǎn)量占世界的35%以上。我國也是世界煤炭消費量最大的國家，煤炭一直是我國的主要能源和重要原料，在一次能源生產(chǎn)和消費構(gòu)成中煤炭始終占一半以上。
近幾年來我國宏觀經(jīng)濟的快速發(fā)展拉動了煤炭行業(yè)的快速發(fā)展。由于我國的經(jīng)濟增長迅速，一些工業(yè)如：鋼鐵、電力、化工、汽車以及交通運輸、建筑和居民生活等用煤量較大，因此也促成了煤炭需求量的大幅度增加。
生產(chǎn)單位的需求
在2006年時，我國約有煤炭生產(chǎn)單位2.8萬家，而平均年生產(chǎn)能力不足10萬噸，如何整合資源提高生產(chǎn)能力成為各煤炭生產(chǎn)企業(yè)關注的焦點之一。而伴隨著產(chǎn)能體高，解決煤炭安全生產(chǎn)的問題就顯得更加刻不容緩。安全生產(chǎn)的核心內(nèi)容就是實時掌控煤炭生產(chǎn)過程中的各種數(shù)據(jù)，針對變化的數(shù)據(jù)及時做出可控的反應。因此建立一個實用有效的綜合自動化平臺便顯得尤為重要。
由于在煤炭生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，存在十幾個甚至更多的子系統(tǒng)，而各個子系統(tǒng)成分布式結(jié)構(gòu)，如果各系統(tǒng)間不建設綜合自動化平臺，那么各系統(tǒng)自成體系無法互通信息，將形成“自動化孤島”。而且會造成通訊線路和組態(tài)軟件的重復投資，系統(tǒng)維護困難，整體可靠性差。
在建設煤礦分布式安全綜合自動化系統(tǒng)過程中最基本的關鍵問題是建立一個分布式實時通信平臺，集成各個監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的各種通信數(shù)據(jù)，并在局域網(wǎng)中傳輸，同時還要保證各種數(shù)據(jù)的實時性、準確性。同時還要傳輸多種類型的數(shù)據(jù)，如視頻、音頻、控制數(shù)據(jù)。根據(jù)上述需求，工業(yè)以太網(wǎng)便成為了首選平臺，可以使煤礦綜合自動化平臺真正實現(xiàn)一個多網(wǎng)合一，一網(wǎng)到底的。
解決方案及優(yōu)勢
采用西門子千兆工業(yè)以太網(wǎng)交換機SCALANCE X-400搭建千兆環(huán)型網(wǎng)絡傳輸平臺，井上環(huán)網(wǎng)與井下環(huán)網(wǎng)采用西門子HSR技術，網(wǎng)絡的重構(gòu)時間小于300ms，環(huán)網(wǎng)間采用西門子standby技術形成環(huán)間耦合，重構(gòu)時間小于300ms。遠端SCALANCE X-200工業(yè)以太網(wǎng)交換機采用星型結(jié)構(gòu)接入主干網(wǎng)平臺，采用西門子SCADA軟件WINCC搭建集成監(jiān)控平臺，采用以太網(wǎng)硬件接口和OPC軟件通訊協(xié)議接入其它自動化子系統(tǒng)。
西門子SCALANCE全系列工業(yè)以太網(wǎng)交換機已經(jīng)通過防暴認證和煤安認證，可以在井下安裝使用，并已經(jīng)在眾多礦井中有廣泛應用。
1、上位機接入方式，有些自動化系統(tǒng)比較簡單，沒有以太網(wǎng)接口，但有上位機，可以通過在該上位機增加通訊網(wǎng)卡來獲得以太網(wǎng)接口；
2、PLC接入方式，有些自動化系統(tǒng)采用PLC進行控制，可以對PLC增加以太網(wǎng)模塊，與附近的交換機進行物理上的網(wǎng)絡聯(lián)接；
3、子網(wǎng)絡接入方式，有些自動化系統(tǒng)已經(jīng)很成熟，并且自成網(wǎng)絡，對外有統(tǒng)一的網(wǎng)關接口，直接采用這個接口即可接入到網(wǎng)絡傳輸平臺中；
4、擴展接入方式，有些自動化系統(tǒng)不僅沒有以太網(wǎng)接口，而且也沒有上位機，但該系統(tǒng)支持RS485/232或現(xiàn)場總線等串行接口，可以通過增加串口服務器等轉(zhuǎn)換設備，把其它接口轉(zhuǎn)化成以太網(wǎng)接口。
各個自動化子系統(tǒng)通過千兆工業(yè)以太網(wǎng)把實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛娴谋O(jiān)控中心，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)先性和實時性，支持VLAN，可根據(jù)系統(tǒng)劃分，提高傳輸效率保證數(shù)據(jù)安全。支持三層交換技術，保證需要通訊的VLAN間可交換數(shù)據(jù)。由于工業(yè)電視系統(tǒng)已經(jīng)全部實現(xiàn)數(shù)字化，視頻數(shù)據(jù)通過視頻編碼器轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號通過工業(yè)以太網(wǎng)進行傳輸，將網(wǎng)絡視頻數(shù)據(jù)高度集成到集控平臺上，從而延伸視頻服務功能，支持IGMP協(xié)議，可以高效快捷的傳輸視頻源信號至多個監(jiān)測位置，節(jié)省網(wǎng)絡資源。另外，語音數(shù)據(jù)也能夠通過工業(yè)以太網(wǎng)傳輸?shù)郊刂行牡恼Z音調(diào)度平臺。這樣，在煤礦實現(xiàn)了數(shù)據(jù)流、視頻流、語音流同纜同芯傳輸，實現(xiàn)數(shù)字信號的同網(wǎng)傳輸，便于綜合自動化系統(tǒng)平臺的高度集成，真正達到三網(wǎng)合一，優(yōu)化了傳輸方式，減少成本，克服傳輸通道的瓶頸，在可保證數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸前提下，同時千兆控制網(wǎng)的可用帶寬也得到了充分的利用。
1、 通過本項目的建設，將地面和井下的各個自動化子系統(tǒng)集成到一個統(tǒng)一的網(wǎng)絡平臺進行數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)三網(wǎng)合一。
2、煤礦綜合自動化系統(tǒng)的建設實現(xiàn)了綜采重型化、掘錨一體化、主運集控化、輔運快捷化、供電遠程化、通風智能化、洗選模塊化、管理信息化，改善工作環(huán)境，提高安全系數(shù)，減少井下人員傷亡的可能性。
3、系統(tǒng)建設完成后，煤礦地面和井下各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)工況信息在異構(gòu)條件下進行有效集成，能夠?qū)⒏髯酉到y(tǒng)的數(shù)據(jù)進行有機整合，進而實現(xiàn)相關聯(lián)業(yè)務數(shù)據(jù)的綜合分析以及生產(chǎn)狀態(tài)的實時評估，為礦井自動化系統(tǒng)提供一個高速、安全、可靠的管理平臺，提高了整體集成水平，發(fā)揮自動化系統(tǒng)的綜合管理效益，實現(xiàn)全礦井的數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)調(diào)度、決策指揮的信息化、科學化，實現(xiàn)管控一體化。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號