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SCALANCE X-400交换机在煤矿综合自动化系统中的应用

产品部门:AS    所属行业:锅炉及原动机械制造业
来源:2006西门子自动化专家会议稿件

                            印耿
(中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院,北京 100083)
摘要:本文介绍了综合自动化的结构体系,采用西门子的X-400交换机建设千兆工业以太网传输平台,实现了对华丰煤矿自动化的远程集中控制。
关键词:煤矿;综合自动化;工业以太网;SCALANCE X-400
Abstract
This paper introduced structure system of coal mine integrated automation. SIEMENS switches SCALANCE X-400 were used to build 1000M industrial Ethernet transmission platform. Remote centralized controlling to automation of HuaFeng coal mine was realized.
Key Words: coal mine; integrated automation; industrial Ethernet; SCALANCE X-400
1    项目简介
华丰煤矿是一个具有百年开采历史的老矿,1958年扩建,目前生产能力130万吨。
华丰煤矿原有的自动化系统有:-450、-750中央泵房排水监控系统、洗煤系统,正在进行的自动化改造项目有矿井地面供电及-450、-750中央配电所自动化监控系统、主运自动化监控系统、大巷信集闭系统。目前这些监测监控系统都处于相互独立的状态,各种系统自成体系,造成通讯线路重复投资、重复建设,不仅系统维护量大,而且整体可靠性差,维修、维护困难,信息不能互通,形成了"信息孤岛"现象,所以很难从系统工程的角度来整体对矿山进行统一的自动化管理,以发挥自动化集成的最大效益。
因此,通过在华丰煤矿建立综合自动化监测监控系统,使工况信息和控制信息在一个统一的平台上传输,实现远程集中监测监控,具有十分重要的意义。
2     系统构成
在华丰煤矿综合自动化项目中一共采用了6台西门子的SCALANCE X-400交换机,-750调度站、-750泵房、-450泵房,地面主运车房各安装一台,调度中心安装两台,通过铠装单模光纤将6个节点连接起来,为华丰煤矿搭建冗余可靠的1000M环型工业以太网传输平台。每台交换机配有12个100Mbit/s RJ45接口和2个1000Mbit/s ST光纤接口,用于把各系统接入进来。在物理上和逻辑上确保网络通路的冗余和安全,当某一子系统的通讯或元器件出现故障时,不影响其他子系统的通讯和整个网络的传输性能。



3    性能优点
3.1 千兆环网

华丰煤矿的自动化系统包括信集闭系统、主运系统、洗煤系统、排水系统、地面供电系统、井下供电系统和数字工业电视系统,100Mbit/s的网络难以满足远程监测监控的要求,而SCALANCE X-400是一款千兆交换机,增加了网络的带宽,满足了骨干控制层网络千兆的需求。


3.2 交换机防爆

通过申请,SCALANCE X-400交换机获得了矿用产品安全标志,防爆(EX)证号是20521122,煤安(MA)证号是20060822,符合煤炭安全规程。可放置在没有雨水侵入,空气流通和相对湿度不大于95%(+25℃ ),温度不高于+40℃,不低于-40℃的硐室中,满足井下防尘、抗高温、抗潮湿和电磁干扰的要求,并把可能点燃爆炸混合物的部件封闭在一个外壳内,起到阻止向壳外传爆的作用。
3.3  冗余管理

为防止华丰煤矿的传输链路或交换机发生故障,在建立环网时, SCALANCE X-400 交换机切换为RM 模式,通过集成的冗余管理器,构成1000Mbit/s的高速光纤冗余环网。最多可支持 50台X-400 交换机串联连接到环网,总长为 150 km。在华丰煤矿有6台X-400 交换机串联在环网上,总长为11km。当传输链路或环网中的SCALANCE X-400 交换机发生故障时,网络重构时间严格小于300ms,增强了网络的可靠性。
3.4 VLAN划分

SCALANCE X-400支持虚拟局域网VLAN技术,使用该技术,把华丰煤矿的网络划分为各个独立的子网,从而可以将网络流量进行分类,防止非法终端的接入等,提高了网络的安全性。同时,VLAN按照节点的类型把网络流量进行分类,防止网络上不同站点之间、不同类型的网络流量发生冲突,特别是视频数据和生产数据的冲突,有效的降低了网络的负荷,提高了网络的通讯效率。
3.5  SNMP管理


SCALANCE X-400支持SNMP协议,符合简单的网络管理协议SNMP,可实现对全矿网络的远程监控,当故障发生时,可在第一时间实现故障的诊断和定位。通过 SNMP,可简便集成在现有网络管理结构中,维护非常方便。


4  应用体会
在选用SCALANCE X-400之前,华丰煤矿曾经对百兆环网、赫斯曼交换机和SDH等方案进行了反复的论证和比较,最后决定采用西门子的千兆工业以太网交换机SCALANCE X-400组成地面和井下的1000M环网。SCALANCE X-400提供模块化的设计,用户可以根据需要灵活的选择端口数量,SCALANCE X-400最多支持4095个VLAN划分,具备C-PLUG参数存储卡和以太网电缆断线距离诊断功能,支持SNMP OPC SERVER网络管理方式,因此该方案价格实惠、稳定可靠、使用方便、兼容性和扩展性好,符合本质安全型矿井的要求。
华丰煤矿千兆工业以太网综合自动化系统自2005年9月开始投入运行,一切均工作正常。华丰煤矿对主要技术参数、运行性能、系统保护功能、工作的可靠性进行了测试,均达到设计和现场使用要求。矿方认为,该系统控制程序设计合理,功能齐全、显示清晰,动作灵敏可靠,事故影响为零,实现了综合自动化功能,解决了自动化"信息孤岛"的现象,提高了规模管理效益。
华丰煤矿综合自动化项目是全国第一个在井下应用千兆工业以太网下井项目,该项目于2005年12月31日在山东省科技厅组织的科学技术成果鉴定会上被评为达到了国内领先水平。