刘家渠煤矿工业以太网系统培训材料 - 图文

刘家渠煤矿工业以太网系统培训材料

第一部分工业以太网系统介绍

第一节 概述

工业以太网，在技术上与商用以太网(即IEEE802.3标准)兼容，但在产品设计时，在材质的选用、产品的强度、适用性以及实时性等方面能满足工业现场恶劣环境的需要。工业以太网是将以太网应用于工业控制和管理的局域网技术。目前的工业控制领域有两种较为流行的技术方案，一个是现场总线技术，另一个就是工业以太网技术。

现场总线是现今使用最广泛的工业控制技术，但现场总线最大的问题是标准太多，形同没有标准，煤矿需要的是建立统一、开放的网络，各个不同公司的监测监控设备均能够挂接在这个网络上传输，显然，如果使用现场总线，用作连接传感器的设备级网络还可以胜任，但作为井下数据传输的主干网络，则无论在传输速率上、传输距离和链路冗余等方面都不能满足我们的需要，而且势必是使得井下传输网络由一个互不兼容的多系统结构过渡到另一个互不兼容的多系统结构，这显然不符合煤矿建设现代化矿井、实现综合自动化的需要。

系统是使用工业以太网方案的井下宽带数字网络系统。井下主干网络传输速率可达1000Mbps，网络智能分站与主干网的连接为10/100/1000Mbps自适应，同时，提供智能网关设备，可使井下原有的系统方便地接入主干网络，结合网络摄像仪、IP电话或视频分配器等设备，可以将图像、话音信号接入主干网络，在煤矿井下首次实现了开放、宽带的综合业务数字网络平台。

系统采用了最新的工业以太网技术，支持环型冗余，链路聚集，能最大限度地保证煤矿井下数据信息传输的可靠性和实时性。

第二节 组网方式

系统提供了星型、环型、双环冗余型等多种组网方式，用户可以根据矿井规模、对可靠性的需要选择不同的关键设备和组网方式。 2.1 星型结构网络

星型结构网络是商用以太网最为常用、也是最简单的一种组网方式，网络结构如图1所示。这种网络的优点是结构清晰，布线简单，节省线路，成本也最低。但缺点是没有冗余链路，如果交换机1与交换机2之间的链路意外损坏，将导致交换机2所连接的所有网络设备（包括它的下级交换机）不能向地面传送数据。解决的办法是，可以在两台交换机之间预留一条备用链路，在原链路损坏后，由人工更换备用链路，但是确定故障和更换线路需要较长的时间。

主要网络性能参数：

1） 主干网传输速率1000Mbps；

2） 传输介质可以是单模光纤（传输距离30km）、或者矿用阻燃双绞线（传输距离100m）； 3） 支持基于Web的网络管理系统（可选），可以通过浏览器对交换机进行管理和控制； 4） 每台交换机最多支持8个以太网接口，可以选择为电接口、光接口或两者的任意组

合；

5） 支持全双工/半双工运转；

地面监控主机地面交换机井筒光防爆网络交换机缆1地面井下防爆网络交换机2本安电话本安监控分站3防爆网络交换机3本安电话防爆网络摄像机 防爆网络摄像机本安监控分站1本安监控分站2各种传感器各种传感器电缆光缆

图1 星形网结构

2.2 单环网

环型工业以太网的网络结构如图2所示。使用环型结构的优点是可以提供链路冗余，当某条正在工作的链路意外损坏时，可以在300ms内快速切换到冗余链路，组网也较为简单，价格适中。

主要网络性能参数：

1） 干网传输速率1000Mbps；

2） 传输介质可以是单模光纤（传输距离30km）、或者矿用阻燃双绞线（传输距离100m）； 3） 支持基于Web的网络管理系统（可选），可以通过浏览器对交换机进行管理和控制； 4） 每台交换机最多支持8个以太网接口，其中2个接口用于构成自愈的环，其余6

个接接口可以选择为电接口、光接口或两者的任意组合； 5） 支持全双工/半双工运转；

6） 支持单冗余链路，最大网络重构自愈时间小于300ms；

地面监控主机地面交换机井筒光缆地面井下防爆网络交换机1本安电话井下工业环形以太网本安电话防爆网络交换机2防爆网络摄像机 防爆网络交换机3防爆网络摄像机本安监控分站1本安监控分站2各种传感器各种传感器电缆光缆

图2 单环网结构

2.3 双环冗余型结构网络

环型工业以太网的网络结构如图3所示。其优点是可以提供多条链路冗余和备用设备，图3所示的网络中，隔爆交换机4、隔爆交换机5和隔爆交换机6都是热备用设备，它们之间的链路（内环）也全部是冗余链路，当外环某条或多条正在工作的链路意外损坏、甚至多个工业以太网交换机设备损坏时，可以在300ms内快速切换到冗余链路和备用交换机，组网较为复杂，由于需要备用设备，价格较高。

主要网络性能参数： 1） 网传输速率1000Mbps；

2） 传输介质可以是单模光纤（传输距离30km）、或者矿用阻燃五类线（传输距离100m）； 3） 支持基于Web的网络管理系统（可选），可以通过浏览器对交换机进行管理和控制； 4） 每台交换机最多支持8个以太网接口，可以选择为电接口、光接口或两者的任意组

合；

5） 支持全双工/半双工运转； 6） 支持双冗余链路；