泉店煤矿全矿井综合自动化系统 初步方案 设计：任中琦 日期：2007-11目 录1概述21.1系统概述21.2系统要求21.3总体设计思路32综合自动化平台设计42.1系统功能42.2系统性能42.3系统内容52.4工业以太网络设计。52.5传输光缆62.6网络交换机72.7控制环与终端环的连接82.8网络安全82.8.1工业以太环网与矿管理信息网连接82.8.2计算机病毒防杀系统93软件集成平台之人机界面93.1集成平台93.2平台硬件部分构成103.3软件部分123.3.1操作系统123.3.2组态软件133.3.3软件功能134典型子系统介绍154.1变电站自动化系统154.2水泵自动化系统174.3主扇风机自动化184.4大屏及工业电视194.5主、副井提升系统205对系统设计的若干建议201 概述1.1 系统概述随着煤矿安全生产新技术的不断推广应用和管理水平的不断提高，矿井安全生产综合监控已经不只是考虑加快生产过程中某一环节的速度和效率，而是将整个生产过程作为一个整体来考虑，形成全生产过程的综合监控。泉店煤矿采用工业以太网现场总线体系结构整个系统的综合信息化数字化传输平台，依此为基础在该平台上将已经投入运行的矿灯信息管理系统、降压站监控系统、主副井提升机监控系统和以后将要建设的井下安全监测系统、矿井通信系统，调度中心DLP显示系统、人员实时动态跟踪定位监测系统、井上下重要岗位视频监控系统、矿井办公自动考勤系统、网络视频会议系统、井下防爆移动通信（小灵通）、大巷运输信集闭系统、选煤厂计算机控制系统、主通风机监控系统、压风机监控系统、中央泵房监控系统、地面地磅监控系统等与泉店矿的局域网管理信息系统进行无缝链接及集成，作为一个整体进行监控与管理，使矿井在“采、掘、运、风、水、电、安全”等生产环节全面实现信息化，实时掌握全矿井安全、生产、人员、经营等所有方面的信息，形成统一、完整的有机整体，以实现企业的优化运行、优化控制与优化管理，建立起全矿井综合自动化集中监测监控管理系统。1.2 系统要求建设统一的监测监控综合集成平台，将矿井的各监控子系统集成、汇聚到综合自动化控制网络平台，充分考虑子系统的接入与整合，节省投资、资源共享，提高系统功能，并与矿信息管理网实现无缝联接，从而为信息化矿井建设奠定坚实的技术基础。系统建成后，使各自动化子系统数据在异构条件下可进行有效集成和有机整合，实现关联业务数据的综合分析及生产状态的实时评估。系统建成后，集控中心人员或相关专业部门人员通过相应的权限对安全和生产的主要环节设备实时监测和控制，实现全矿井的数据采集、生产调度、决策指挥的信息化，为矿井预防和处理各类突发事故和自然灾害提供有效手段。总之：系统运行后，设备稳定，传输可靠，系统安全，达到监、管、控一体化及减员增效的目的，建成本质安全型的数字化矿井。1.3 总体设计思路 以千兆光纤以太环网为整个综合自动化系统的信息传输平台，利用进口千兆交换机为核心部件。可根据子系统的接入量和分布情况，可设立井上和井下各一个环网，两个环网之间利用核心交换机相连。 建立高度信息化自动化的调度指挥中心，设置大型服务器和数据库，负责采集各子系统的信息，并远程控制相关子系统。 在调度指挥中心设置工业视频监控中心，利用网络摄像机直接接入工业以太环网，并利用智能仿真软件实现全矿井重要场合的人员、设备、环境等的联合安防。并设计各种报警、预警、灾害的处理预案。 在调度室设置大屏幕显示终端，可采用DLP技术或其他更先进的大屏显示技术。 整个综合自动化系统将实现各相关子系统的智能联动、信息闭锁、联合控制等。并能与全矿或全集团的信息网络安全连接，系统内的客户将可利用手机、PDA、客户机电脑访问综合自动化的信息也可主动接受重要信息。 所有子系统接入综合自动化的方式为：直接接入、OPCServer接入、协议转换接入。2 综合自动化平台设计2.1 系统功能全矿井综合自动化系统平台由网络传输和软件集成平台两部分组成，具体系统要求及基本功能如下： 在物理上和逻辑上充分考虑硬件和软件冗余，确保网络的安全。 当某子系统的通讯或元器件出现故障时，不影响整个网络传输性能。 硬件设备选型须符合国家和行业标准。下井设备应取得MA 认证。 井下设备须考虑防爆、防尘、抗高温潮湿和电磁干扰等要求。地面设备考虑防雷和抗电磁等干扰。 集控中心能实时、准确的采集到子系统的工况及环境参数，并以图表的形式表现出来，实现监测与控制。 通过VLAN划分及网络优化等技术，保证工况及环境参数的实时传输。 系统可靠、稳定性强，界面友好，操作简单，维护方便。 考虑先进性、安全性、可靠性、实用性和兼容性，做到系统可靠运行、易扩展、升级，易与异构子网互连。 实时显示监测点的状态与数据。 设备故障或监测量超限时，专业子系统与集控平台同步显示故障设备名称、报警点及数值，并将故障报警信息存入数据库，供统计分析。 系统实现信息高度集成（自动化、管理信息、视频集成）。 建立综合历史数据库，实时写入数据，为统计分析提供依据。 实现各子系统间的关联分析、联控功能。 考虑系统的网络安全、应用安全、数据安全及供电安全。2.2 系统性能l 千兆高速工业以太网环网：1000Mbpsl 网络响应时间20ms l 冗余环网技术，故障恢复时间=10000个点l 组态显示具有1000个I/O域的画面=4个物理以太网口，在每个物理网口上可配置地址别名子接口，在每个物理网口上可配置VLAN逻辑子接口支持配置至少32个VLAN逻辑子接口，端口配置灵活，可自行调配接口顺序。3. 可基于安全域设置访问控制策略，可根据网络安全等级自定制安全域多个物理接口和逻辑子接口。防火墙支持所有接口可以同时工作在透明模式下并且处于同一个桥内，可以任意划分成多个（多路）独立的桥，每个独立的桥内含有两个或多个接口。入侵防范（IPS）和网络防毒有, 通过AIP-SSM实现IPSec和WebVPN服务有VPN集群/负载平衡有路由方式专用带外（OOB）管理端口2.8.2 计算机病毒防杀系统在工业以太网布置采用网络版计算机防杀系统，拟采用诺顿专业防火墙。防止计算机病毒的侵入及扩散，要用户数100个（PC、服务器）并能安全在线升级。(如果不能做到安全升级，可不考虑该系统)3 软件集成平台之人机界面3.1 集成平台调度集成平台建设是矿井综合自动化系统集成的核心内容，该平台采用Wonderware的InTouch软件，搭建统一的软件监控平台。在此平台上通过人机界面（HMI）可实时监测子系统设备工况，并可对各子系统的I/O进行控制。同时，通过存储的历史数据，可对各子系统的设备状况进行分析、查询、统计。3.2 平台硬件部分构成由采集冗余服务器、归档冗余服务器、Web 浏览服务器、网络安全服务器、工程师站、安全设备等组成。工程师站、操作员站随着各应用系统的实施逐步配备。所有服务器拟采用HP公司的产品。1. 采集服务器（冗余配置） 2套机架式服务器，2个Xeon MP3.66G(1M Cache), 2GB内存, 2*73GB硬盘, 2*1000M, RAID卡, 冗余电源； 每台服务器安装1块支持实时通讯的工业以太网卡，分别连接监控中心的1#和2#交换机，通过驱动软件实现这两块网卡的绑定，当其中一块网卡故障，另一块网卡可自动接替工作，该卡支持ProfiNet协议； Windows 2003 Sever标准版操作系统； Server软件用于建立客户机