煤炭IT基础架构统

基于我们对煤炭生产业务、管理业务需求的理解以及在煤炭自动化领域的多年成功经验，提出煤炭企业信息化 IT 基础架构解决方案。

基础网络平台应具有高度伸缩性、模块化，基于开放的工业标准，不仅能够和自动化控制系统、信息系统紧密集成，而且还能容易为第三方系统所接纳并集成在一起。网络平台除具有控制指令下达、实时数据采集、历史数据记录的功能外，还包括安全控制、诊断、审计、授权、配置、报警和事件等功能。

煤矿基础网络平台采用三层网络模型：设备层、控制层和信息层。在设备层采用工业现场总线，控制层采用工业以太网，信息层采用传统的以太网。由于控制层和信息层采用统一以太网络，具体设计时可将原先按功能垂直划分的系统，变革为网状的或矩阵结构，以消除各系统信息交换的瓶颈，形成一个贯穿整个企业生产、运营各环节的数字神经。

如图所示：

•  信息层

采用以太网，用于全矿的数据采集和程序维护，未来可通过实施信息化系统，将各方面的资源充分调配，平衡和控制，通过柔性的生产计划实现及时生产，全面、实时控制业务过程、信息支持决策以及支持创新体系。

信息层网络是基于 1000/100Mbps 以太网的开放网络技术，拥有广泛的厂商支持。所有的网络介质和附件（交换机、路由器、线缆、接头、工具等）能够从第三方购得而非厂商专有。

信息层按照业务功能划分，又可以分为 小区家庭宽带网、管理信息网、工业控制网。

小区家庭宽带网 基于 ADSL 网络，通过对互联网的访问，同时在受控条件下对管理信息网进行访问，既实现了家庭多媒体，又实现了远程办公。

管理信息网 由应用服务器、数据库服务器和个人计算机及相关的软件通过基于 TCP/IP 的 Ethernet 组成， Ethernet 贯穿于全矿各管理职能部门。

工业控制网 由连接在以太网上的工程师站通过赋予一定权限后可通过网关进入控制层 , 对控制系统进行监控。信息管理系统能够支持远程登录进行数据存取。

•  速度： 10/100/1000Mbps 自适应网络

•  介质：骨干网连接必须通过交换机进行，连接介质选用光纤；各控制分站以太网设备采用双绞线接入交换机。

•  网络服务：系统能够在同一介质链路上同时支持数据采集、编程上 / 下载等功能。

•  控制层

主要采用工业以太网，局部根据实际情况配以 ControlNet 、 DH+ 网和第三方通讯技术，通过实时 I/O 控制、控制器互锁和报文传送，实现全系统的高效集成。

控制层网络部分由 PLC 现场控制系统站、远程 I/O 站、现场操作员站、就地和中央控制站等组成。提供实时 I/O 控制、数据采集和编程下载等功能。作为全矿的控制主干网，该主干网能在任何节点接入网络，而不需要更改从前的站号和配置，并充分考虑了今后扩展的方便性。

•  开放性：控制网具有完全开放的，符合国际公认的网络标准 IEC61158 ，具备成熟的第三方连接能力。

•  实时 I/O 服务：对于远程 I/O 数据和控制器间互锁信息的传输，网络具备高度的确定性和可重复性，网络的刷新时间、 I/O 数据的传送时间是可预知的、有保证的。

•  信息传输服务：控制层设备提供了方便的接入端口，无论从任何一点接入，都能方便地支持编程上传 / 下载、系统诊断和数据采集功能，且不需要复杂的编程或特殊的软硬件支持，同时不影响实时信息传输性能。

•  网络模式：控制层按照矿井实际工艺及地理分布，采用环形工业以太网络结构。

•  工作模式：支持主从、对等、多主等多种灵活的数据通讯结构。数据块传送和报文发送都可通过组态完成，不需额外的复杂编程。

•  网络速度： 1000Mbps ，且速度不随网络长度和网络上的站点数量变化而变化；

•  网络节点数：单一网络可提供多达 254 个站点的连接能力，并根据应用需要，支持灵活的网络分段以及相应的隔离或者桥接方案；

•  网络介质：可支持双绞线和光纤连接，根据实际需要提供灵活的电缆形式，如铠装、地埋、高柔性等电缆形式；

•  本质安全：控制层网络能够支持本质安全的 I/O ，以便将远程 I/O 延伸到可能的防爆区域，且同时保持通讯的一致性和高性能实时通讯。

•  组态：拥有现成的灵活的网络组态工具和强大的网络诊断功能。

•  冗余：系统通过环形拓扑实现控制网络冗余连接，即控制网上任何一点的单一链路连接意外断开，系统都能通过环网的反方向提供后备链路，保证系统可用性的同时兼顾经济性，环网主干链路全部采用单模光纤，保证故障切换时间均 <50ms 。

•  设备层

采用设备网，用于底层设备的低成本、高效率信息集成，达到减小费用和方便安装之功效。

现场设备层网络用以连接底层现场设备，减少现场接线，提高系统信息化和智能诊断水平，符合开放网络要求，易于安装、实施和维护。基于现场设备的多样性及特点的不同，允许有多种现场设备总线，分别提供普通底层设备和过程仪表的连接能力。但是网络的种类和层次应尽可能少，而且应当与控制层总线协议模式保持一致性，并都能够提供现成的、成熟可靠的通讯接口，能够通过控制层任意一点接入，实现对设备层网络完整的组态、诊断、控制和数据采集，所有这些功能的实现应尽可能简单、无需编程或者任何复杂的网关设备。

•  开放性：设备网是符合国际标准的现场总线，该总线在国内有良好的接受程度，被证实是先进的、可靠的、符合未来发展方向的主流现场总线。

•  拓扑：总线 - 分支线结构，同时支持灵活的树型、星型、雏菊链等结构，最大网络拓扑范围 500 米，单个网段连接节点数可多达 64 个；

•  速度：最低网络速度不低于 125Kbps ，最高可达 500Kbps;

•  工作模式：支持主从、对等、多主等多种灵活的数据通讯结构。在报文传输方面，提供查询、逢变则报、周期性发送、选通等多种灵活高效的通讯方式。

•  供电：采用总线供电方式，所有通讯接口模块无需额外的电源。采用 +24V 直流供电方式，电源的分布根据网络具体情况可以灵活布置。

三层网络之间的互联互通将由带背板通讯功能的 ControlLogix 网关来桥接或传送网络之间的控制及信息数据，通过软件编程配置，实现异构网络之间及异型数据库之间的无障碍贯通。