摘要：本文介紹了綜合自動化的結構體系，采用西門子的X-400交換機建設千兆工業以太網傳輸平臺，實現了對華豐煤礦自動化的遠程集中控制。

關鍵詞：煤礦；綜合自動化；工業以太網；SCALANCE X-400

1、項目簡介
華豐煤礦是一個具有百年開采歷史的老礦，1958年擴建，目前生產能力130萬噸。
華豐煤礦原有的自動化系統有：-450、-750中央泵房排水監控系統、洗煤系統，正在進行的自動化改造項目有礦井地面供電及-450、-750中央配電所自動化監控系統、主運自動化監控系統、大巷信集閉系統。目前這些監測監控系統都處于相互獨立的狀態，各種系統自成體系，造成通訊線路重復投資、重復建設，不僅系統維護量大，而且整體可靠性差，維修、維護困難，信息不能互通，形成了"信息孤島"現象，所以很難從系統工程的角度來整體對礦山進行統一的自動化管理，以發揮自動化集成的最大效益。
因此，通過在華豐煤礦建立綜合自動化監測監控系統，使工況信息和控制信息在一個統一的平臺上傳輸，實現遠程集中監測監控，具有十分重要的意義。

2、系統構成
在華豐煤礦綜合自動化項目中一共采用了6臺西門子的SCALANCE X-400交換機，-750調度站、-750泵房、-450泵房，地面主運車房各安裝一臺，調度中心安裝兩臺，通過鎧裝單模光纖將6個節點連接起來，為華豐煤礦搭建冗余可靠的1000M環型工業以太網傳輸平臺。每臺交換機配有12個100Mbit/s RJ45接口和2個1000Mbit/s ST光纖接口，用于把各系統接入進來。在物理上和邏輯上確保網絡通路的冗余和安全，當某一子系統的通訊或元器件出現故障時，不影響其他子系統的通訊和整個網絡的傳輸性能。

3、性能優點
3.1、千兆環網
華豐煤礦的自動化系統包括信集閉系統、主運系統、洗煤系統、排水系統、地面供電系統、井下供電系統和數字工業電視系統，100Mbit/s的網絡難以滿足遠程監測監控的要求，而SCALANCE X-400是一款千兆交換機，增加了網絡的帶寬，滿足了骨干控制層網絡千兆的需求。

3.2、交換機防爆
通過申請，SCALANCE X-400交換機獲得了礦用產品安全標志，防爆（EX）證號是20521122，煤安（MA）證號是20060822，符合煤炭安全規程。可放置在沒有雨水侵入，空氣流通和相對濕度不大于95%（+25℃ ），溫度不高于+40℃，不低于-40℃的硐室中，滿足井下防塵、抗高溫、抗潮濕和電磁干擾的要求，并把可能點燃爆炸混合物的部件封閉在一個外殼內，起到阻止向殼外傳爆的作用。
3.3、冗余管理
為防止華豐煤礦的傳輸鏈路或交換機發生故障，在建立環網時， SCALANCE X-400 交換機切換為RM 模式，通過集成的冗余管理器，構成1000Mbit/s的高速光纖冗余環網。最多可支持 50臺X-400 交換機串聯連接到環網，總長為 150 km。在華豐煤礦有6臺X-400 交換機串聯在環網上，總長為11km。當傳輸鏈路或環網中的SCALANCE X-400 交換機發生故障時，網絡重構時間嚴格小于300ms，增強了網絡的可靠性。
3.4、VLAN劃分
SCALANCE X-400支持虛擬局域網VLAN技術，使用該技術，把華豐煤礦的網絡劃分為各個獨立的子網，從而可以將網絡流量進行分類，防止非法終端的接入等，提高了網絡的安全性。同時，VLAN按照節點的類型把網絡流量進行分類，防止網絡上不同站點之間、不同類型的網絡流量發生沖突，特別是視頻數據和生產數據的沖突，有效的降低了網絡的負荷，提高了網絡的通訊效率。
3.5、SNMP管理

SCALANCE X-400支持SNMP協議，符合簡單的網絡管理協議SNMP，可實現對全礦網絡的遠程監控，當故障發生時，可在第一時間實現故障的診斷和定位。通過 SNMP，可簡便集成在現有網絡管理結構中，維護非常方便。

4、應用體會
在選用SCALANCE X-400之前，華豐煤礦曾經對百兆環網、赫斯曼交換機和SDH等方案進行了反復的論證和比較，最后決定采用西門子的千兆工業以太網交換機SCALANCE X-400組成地面和井下的1000M環網。SCALANCE X-400提供模塊化的設計，用戶可以根據需要靈活的選擇端口數量，SCALANCE X-400最多支持4095個VLAN劃分，具備C-PLUG參數存儲卡和以太網電纜斷線距離診斷功能，支持SNMP OPC SERVER網絡管理方式，因此該方案價格實惠、穩定可靠、使用方便、兼容性和擴展性好，符合本質安全型礦井的要求。
華豐煤礦千兆工業以太網綜合自動化系統自2005年9月開始投入運行，一切均工作正常。華豐煤礦對主要技術參數、運行性能、系統保護功能、工作的可靠性進行了測試，均達到設計和現場使用要求。礦方認為，該系統控制程序設計合理，功能齊全、顯示清晰，動作靈敏可靠，事故影響為零，實現了綜合自動化功能，解決了自動化"信息孤島"的現象，提高了規模管理效益。
華豐煤礦綜合自動化項目是全國第一個在井下應用千兆工業以太網下井項目，該項目于2005年12月31日在山東省科技廳組織的科學技術成果鑒定會上被評為達到了國內領先水平。