工业以太网技术在监测预警系统中的应用.docx

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1、工业以太网技术在监测预警系统中的应用ronggang导语：介绍了一种使用工业以太网技术的监测预警系统，阐述了系统组成，系统功能以及网络系统设计。对网络系统设计作了具体介绍。系统在山西同煤集团安装调试成功摘要：随着监测预警系统越来越复杂化，具有容错功能的工业以太网技术意义重大。介绍了一种使用工业以太网技术的监测预警系统，阐述了系统组成，系统功能以及网络系统设计。对网络系统设计作了具体介绍。系统在山西同煤集团安装调试成功。关键字：工业以太网;监测预警系统;环TB2网构造;构造设计计算机和网络技术的开展，引发了远程监测、监控领域深入的技术变革。系统构造向网络化、开放性方向开展将是技术开展的主要潮流。

2、以太网作为目前应用最为广泛的局域网技术，在工业自动化和经过控制领域得到了越来越多的应用。依靠以太网技术实现信息分享，给办公自动化带来很大的变革，对系统设计产生了深远的影响。1.煤矿监测预警系统组成及系统功能煤矿大型固定设备承当着矿井的透风、压风、排水、提升运输等任务，是保证矿井平安和消费最重要的环节。一方面，由于它们分布在点多面广的不同区域，平安和消费治理一直处于相对疏松的状态;另一方面，由于对于这些设备的运行监控还是停留在简单的人工看表，定时记录的方式上，技术手段非常落后。为了进一步进步和完善机电和平安治理手段，提升机电平安治理程度。根据煤炭行业标准和新版（煤矿平安规程）,本着先进性、可靠性

3、、可拓展性和经济性的原那么，研究开发了“矿用大型固定设备监测预警系统。系统由三个子系统组成:监测预警网络系统;大屏幕投影显示系统数据收集及保护系统系统利用先进的数据信息收集技术和工业以太网技术，将各分站大型固定设备的运行参数、工作和保护状态等，通过光缆传送到集中监测中心，在中心通过配以大屏幕电视墙系统，将各监测分站所监测到的实时状态和参数，并充分运用图形直观的特点，同步显示到分站显示器和中心的电视墙上，实现对全矿固定设备平安运行状态的实时监测预警，并保存设备运行状态的历史记录，而且把该监测预警系统与矿、集团公司的局域网进展联网，实现将所有信息包括实时监测预警画面通过网络传送给特定节点，甚至可以

4、上传至网内任意一台电脑，在办公室即可随时看到设备运行状态的实时信息或者历史信息，实现实时远程查看，同时起到实时监视和监管的效果，在工作上真正实现当代化治理。系统构造如图1所示：align=center图1.监测预警系统总体构造/align该套监测预警系统将高新技术运用于大型设备的平安运行治理，进步大型设备的自动化治理手段，全面提升矿井的机电平安治理程度。系统主要功能如下：实时收集，监测各大型固定设备的运行参数、电量参数、工作状态、保护状态。具有设备故障或者模拟量超限报警功能，以保证设备的平安正常运行。具有所监测的大型设备实时数据报表、历史数据报表功能。实现对各大型固定设备机房的实时视频监测和直

5、通功能以及立井井口与井底乘罐点的视频联网监测。具有与企业局域网联网功能。通过系统软件的WebServer功能，经效劳器软件受权的用户可以通过IE阅读器查询各大型设备的运行状态和运行参数。2.网络系统设计2.1工业以太网技术上风工业环型光纤以太网具有传输速度高、低耗、易于安装和兼容性好等方面的上风,由于它支持几乎所有流行的网络协议,所以在贸易系统中被广泛采用。以太网技术引入工业控制领域，其技术上风非常明显：Ethernet是全开放、全数字化的网络，遵照网络协议不同厂商的设备可以很轻易实现互联;以太网能实现工业控制网络与企业信息网络的无缝连接，形成企业级管控一体化的全开放网络，如图2，3所示;通讯

6、速率高，随着企业信息系统规模的扩大和复杂程度的进步，对信息量的需求也越来越大，有时甚至需要音频、视频数据的传输。工业以太网技术是工业自动化应用的开展趋势，基于实时环形光纤分布的工业以太网络，结合成熟的远程I/O模块和现场总线技术，能为系统远程数据收集和监测预警提供可靠的整体解决方案。align=center图2.传统工业控制网络图3.工业以太网控制网络/align2.2网络系统设计原那么根据对监测预警网络的需求，及采用技术的成熟性、可扩大性和开展空间，网络监测预警系统的整体设计原那么如下：1.网络应提供给急设施，并具备自动调整和自动恢复的才能，以防止整个网络的瘫痪。2.系统能代表当今的先进程度

7、，而且在技术上非常成熟。3.监测预警网络建立应遵守有关标准和标准，保证网络系统的开放性和标准化。4.系统应易于维护，提供方便的系统维护、测试和治理的手段。5.包括硬件和软件在内的网络监测预警系统必须具备良好的兼容性和可扩大性。6.网络的平安措施应是能全方位地针对各种不同的威胁。为此，该系统采用先进工业以太网技术，同时为实现系统的高可靠性，主干网采用光纤实时环形工业以太网络，信息传输速度可达100M，结合远程I/O模块和现场总线技术，实现分布式远程信息监测预警。整个系统包括一个监测预警总站和多个监测预警分站以及网络视频和数字语音。系统软件采用组态软件，通过工业以太网络将各远程监测预警信息传送到总

8、站和各分站。为保证既能实现监测预警系统与企业局域网的联网，又不会使监测预警系统招致外来的黑客和病毒的损害，在与企业局域网之间安设可靠的防火墙如图1所示。2.3网络系统设计描绘主干环型光纤网根据需要覆盖整个矿区的大型固定设备区域，监控总站有中心主机、工业治理交换机、视频图像效劳器、语音网关及其它分享的办公设备，通过主干网互联，构成远程分布计算机网络监测预警系统。系统的主干网采用100M的工业以太网技术，用以保证各监测数据、视频图像和语音信息进展高速传输和交换，保证系统的实时性。主干网的连接采用光纤分布式数据接口FDDI，交换机采用美国SIXNET公司的ET-5RS-4SC工业以太网络交换机。四台

9、矿大型固定设备监测预警系统设置监测预警中心一个和16个监测分站，根据四台矿需监测预警的大型固定设备分布和监测分站的安设状况，按照光纤实时环形工业以太网络的设计思想设计。四台矿需要监测预警的大型固定设备包括12台主透风机，2台提升绞车，5台主排水泵，4台空压机;1部主提升皮带机、4部大巷皮带机以及与它们相关联的7台给煤机，3部运销皮带机共38台设备，16个监测分站。监测预警分站按照需监测的大型设备可分为5类:提升绞车监测预警分站，空压机监测预警分站，主扇监测预警分站，主排水泵监测预警分站，主运输皮带机监测预警分站。现以主扇检测分站为例来介绍分站构造。系统通过实时环工业以太网交换机接入主干网，现场

10、设备主要有以太网I/O集中器，16路模拟量输入模块，8路开关量输入模块，混合输入输出模块，电源模块，监控计算机。软件那么采用组太软件。2.4网络监测预警系统设备简介EthernetTCP/IP是完全开放的通讯方式，SIXNET实时环网以太网交换机是以太网技术的打破性成就。其提供容错的环网，因此在工业网络系统中意义非凡。无需使用功能复杂而且昂贵的治理级工业以太网交换机，SIXNET实时环网以太网交换机就能构建稳定可靠的网络。SIXNET实时环网以太网交换机可以稳定可靠的传送数据，节省用户的费用。ST-GT-1210控制器是高端的经过控制器，具有功能强大的通讯与编程才能使得它十分合适经过控制。SI

11、XNET提供SEATRAK本地I/O、EtherTRAK以太网I/O以及RemoteTRAK远程I/O三类I/O模块，以知足用户的集中或者分布式I/O需求。模拟量输入有12-16位分辨率，经过工厂标定的精度优于0.025%。所有设定通过SIXNET提供的Windows软件工具进展，I/O扫描不需要另外编程。支持热插拔上电情况可去掉或者交换模块。此时只有去掉的模块离线，不影响其他模块工作。更换模块不需要重新设置和重新标定。SIXNETI/O模块具有高可靠性，可达平均73万小时MTBF平均无故障时间，系统采用多级隔离技术，确保系统可靠性：现场接线与内部电路隔离，模块间隔离，确保无故障运行，通道间隔

12、离，适应不同信号，通讯端口隔离。3.结论本文作者的创新点是采用计算机网络、光纤通讯等先进技术设计矿用大型固定设备监测预警网络系统。在环境恶劣、人员设备分散、有特殊安装要求的矿井建立具有开放协议的工业数字网络系统，传输平安监测数据、语音信息、视频图象信息，为煤矿的综合自动化提供可靠的高速信息平台。系统主干采用工业环型光纤以太网络，通过智能接口与各现场监测分站、网络视频系统、工业电视系统、直通系统等连接，实现数据网、语音网和视频图像网三网合一。设计的监测预警系统在山西同煤集团四台矿安装，调试完成，并已成功运用到消费治理经过中。参考文献：1.刘敏.工业以太环网在炼钢厂的应用J.微计算机信息，2007，20-1：79-81。2.李正军.现场总线与工业以太网及其应用系统设计M.人民邮电出版社,2006.23.蔡忠勇.现场总线与工业以太网产品手册M.机械工业出版社,2007.34.黎连业,及延辉,朱卫东.入侵防范电视监控系统设计与施工技术M.电子工业出版社,2005.7作者简介：陈胜荣，男，1981年出生，汉族，江苏南通人，硕士研究生。陈双叶，男，博士，北京工业大学电子信息与控制工程学院。付胜，男，博士，副教授，北京工业大学机械工程与应用电子技术学院。