西門子網絡技術為煤礦安全服務創新科技，引領未來

蔡向前

西門子（中國）有限公司

自動化系統部（北京） 行業拓展經理

手機話：010－64721888－3346

井下工藝流程：掘進------〉采煤------〉運輸------〉提升DigExcavation

LifterTranspotation井上工藝流程：原煤------〉洗選工藝------〉成品------〉裝運PrimarycoalBunkerJumpdiscardHeavymediumFloatfilteringShippingstationProductbunker西門子全集成煤礦安全監控系統100MbpsRedundantEthernetringPROFIBUS-DPMax.12MbpsEngineeringStation工程師站OperatorStation操作員站1大型馬賽克模擬屏S7300控制站1S7400冗余控制站2ET200M遠程分布式IOET200M遠程分布式IOET200M遠程分布式IOET200MOSM光端機模擬屏控制器現場OS站現場OS站現場OS站煤流監控系統井下變電所監控系統提升機監控系統FibreopticRS485RS485水泵監控系統中央110KV變電所監控系統洗選煤廠監控系統綜保矸石倉I/O站主洗密度控制站SIMADYNＤ控制站3礦井通壓排風監控系統壓濾系統I/O站工作面環境監控系統Internet/Intranet井下監控系統PROFIBUSPADP/PALinkDP/PALinkET200iSPROFIBUSDPZone2Zone1Intrinsicallysafeoperatorpanel網絡硬件組成：設備+通訊處理（機）卡+傳輸線全集成煤礦安全監控系統全集成煤礦安全監控系統100MbpsRedundantEthernetringPROFIBUS-DPMax.12MbpsEngineeringStation工程師站OperatorStation操作員站1大型馬賽克模擬屏S7300控制站1S7400冗余控制站2ET200M遠程分布式IOET200M遠程分布式IOET200M遠程分布式IOET200MOSM光端機模擬屏控制器現場OS站現場OS站現場OS站煤流監控系統井下變電所監控系統提升機監控系統FibreopticRS485RS485水泵監控系統中央110KV變電所監控系統洗選煤廠監控系統綜保矸石倉I/O站主洗密度控制站SIMADYNＤ控制站3礦井通壓排風監控系統壓濾系統I/O站工作面環境監控系統Internet/Intranet井下監控系統現場監測和控制網絡PROFIBUS1100companiesarememberofPROFIBUSInternational(June/2001)morethan2100productsforPROFIBUSareavailable

ASICS

BusMonitor–Camera

Commissioning–Certification

DCS–ElectricActuator–Flow

GasAnalyser–Gateway–Hotline

Support–InstallationMaterial–Level

LiquidAnalyser–Literature–MotorStarter

OperatorPanel–PCModule–PLC

Pressure–ProtocolTester

RemoteI/O–Temperature–Software

Tool–Training–ValvePositioner

VariableSpeedDrive

ValveManifold

Weighing*

randomlist

**notamemberofPI**Reference:ExcellenceinAutomation&Drives:SiemensPROFIBUS

制造商、產品和服務PROFIBUS國際組織(PI)

全球安裝突破10,000,000節點!

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全球安裝突破10,000,000節點!市場占有率世界第一！PROFIBUS用戶組織范圍覆蓋五大洲全球23個區域用戶組織，

超過1100個會員至今已有300多個家廠商提供了

2,100多種PROFIBUS產品

PROFIBUS國際組織(PI)ANALOGHMII/OsDRIVESAFETY控制系統PROFIBUS

LINKPROFIBUSDPPROFIBUSPAPROFIBUS總線結構

一根總線：連接所有的現場設備RS485異步NRZ編碼傳輸，屏蔽雙絞電纜每網段32個站，整個網絡最大支持126個站網段距離:12Mbps=100m;1.5Mbps=200m;<187.5kbps=1,000m距離可由中繼器擴展MBP-IS同步傳輸（曼特斯特碼），固定波特率31.25kBit/s本質安全以及通過總線供電

屏蔽雙絞電纜每網段距離可達1,900m（取決于Ex防爆等級和功率損耗）最多126個站，每網段10-32個站（取決于Ex防爆等級和功率損耗）光纖異步數據傳輸，波特率9.6kBit/s到12MBit/s可調支持單模、多模、塑料或PCS/HCS光纖

網絡距離可以擴展到100kmPROFIBUS技術特點PROFIBUS技術特點1：用一根串行的數字總線替代傳統的并行24V信號和4...20mA

模擬信號通過一根雙芯屏蔽電纜連接中央控制器和現場設備同樣適用于防爆環境和有安全要求的應用（見下圖）：一個系統適合于不同的應用數據和電源通過同一根電纜傳輸（PA）

對于所有的設備，只需要一個通用的組態和工程工具（STEP7）

連接不同廠商的設備(2100多種)

開放的、不依賴于廠商的現場總線，并符合IEC61158和61784國際標準高度的數據安全性海明間距＝4工業級屏蔽雙絞線和光纖

高度的靈活性系統提供各種接口滿足不同的需求支持總線型、星型、環形等各種網絡拓撲結構

通過光纖技術實現長距離數據傳輸

大量的應用實例

PROFIBUS網絡協議適用于不同的應用需要PROFIBUS技術特點2：PROFIBUS技術在危險區的解決方案：PCET200OPS7-300S7-400S7-300OLMOLMOLMOLMOLMPROFIBUS光電混合網絡：用于井下數據采集尤其適合礦井下大范圍數據傳輸！傳輸距離最遠可達100公里！SIMATICS7SIMOVERTMVCOMBI-

MASTERMICROMASTERSIMATICHMISIMOREG

DC-MASTERPC/PGMASTERDRIVESSIMODRIVESIMOTIONET200SPROFIBUS功能：實現數字化礦井的基礎InstrumentationDP/PAPROFIBUS-PA

PROFIBUS在煤礦行業從井下數據采集和監控到井上生產系統已有很多實際應用；PROFIBUS總線功能在國內某實際項目中的描述為什么要使用現場總線?4-20mAInformationgapbetweencontrollevelandfieldlevelPROFIBUSDPOfficeNetIndustrialEthernetTCP/IPOS:singleandmulti-usersystemsES:centralengineeringInterfacestocommandlevelRemoteI/OS7400Controllers?內部已經形成了沉積物Ineedmaintenancein3weeks-Instructions-PartslistSmallerdesignMultivariableLonglastingLow-maintenanceDiagnostics(incl.operatingagents)Maintenancemessages智能化移入現場現代過程儀表因其應用了功能強大的微處理器技術,承擔了一部分迄今為止在控制系統中完成的信息處理任務，人們稱之為“智能化移入現場”。這也包括過程監督與診斷功能。因此，現場儀表管理一個自動化系統全部功能的一部分。新型現場設備

雙向多變量通訊：PROFIBUSPA對比4to20mAPROFIBUSPA

PROFIBUSDPPROFIBUSDP4to20mARemoteI/ODP/PA-LinkSITRANSFUS

Ultrasonic

Flowmeter

許多現場設備能夠測量不只一個變量.

現場設備與DCS之間進行雙向數據交換.例如SITRANSFUSPA:

-實際流量 -總流量（帶復位的流量計數器） -正向總流量（帶復位的流量計數器）

-反向總流量（帶復位的流量計數器）

-溫度

-超聲波速率

-超聲波振幅的阻尼

PROFIBUSPA提供雙向的多變量通訊.（多傳感器：本身＋環境） 4to20mA回路僅能夠傳輸一個變量，在儀表中不能進行流量計數.信號轉換圖

PROFIBUSPA對比4to20mASensorTCRTDSITRANST3KPAμPADPA-interfacePROFIBUSPA

PROFIBUSDPSITRANSTK-HμPADADADPROFIBUSDP4to20mARemoteI/ODP/PA-LinkPROFIBUSPA可以提供：

-4字節浮點數字過程變量：

-每一個過程變量的狀態單變量變送器的循環時間<15ms,可訪問現場設備里所有的信息 4to20mA要求額外的D/A和A/D轉換器.這些轉換器：

-在分辨率與轉換時間之間需要平衡

-為達到最佳的分辨率需要測量范圍

-隨時間產生漂移，與環境溫度有關

-產生信息障礙Diagnosticsfornetworkcomponents

DiagnosticsforPAfielddevices

DiagnosticsforDPfielddevices

Diagnosticsforbussegments

SIMATICPCS7andPROFIBUS

操作員站上的現場設備診斷屏幕DP/PALink、coupler24VPROFIBUS-PAVendor

XVendor

ZVendor

YVendor

YPA-Profilevendor-specificPROFIBUS-DPVendor

YPROFIBUS:開放性PROFIBUS:投資效益ControllerI/OmodulesTerminalblocksEx[i]PSTerminalblocksDistributionboxes傳統方式cabinetControllerConnectionelementsBuscouplerEx[i]PROFIBUSPROFIBUS:投資效益I/O模塊、大量的布線、匯線槽、接線端子箱、柜、安全柵、隔離電路、配電箱、機柜在中央控制室使用一套軟件對現場設備統一進行工程設計、組態、編程；在控制室進行現場設備的調校、實時性檢查、遠程診斷和維護等等工作；在調試階段節省花費；在生產階段通過預維護和診斷節省花費；在生產階段通過簡單快速的發現問題解決問題節省花費；PROFIBUS應用:經濟效益分析控制系統方案比較現場總線選擇建議對面臨選擇的用戶提出的參考建議：關于標準：事實證明，不可能存在一個唯一的適用各個行業的國際標準,只能是適合不同行業的標準共存。選擇總線：擁有一個實際應用工程項目的用戶面對眾多現場總線如何選擇？適用性、同行業應用業績、應用基礎與市場份額。選擇產品：總線的開放性使多家產品兼容，如何選擇？實力雄厚、知名度高、產品應用基礎好的大公司產品.安全監控主干網絡ETHERNET1.以太網的起源：ALOHA無線電系統（Abramson:1968-1972）2.XeroxPARC:（BobMetcalfe/DavidBoggs創建以太網:1973.05.22：2.94Mbps)3.BobMetcalfe/DavidBoggs:1976.06:CSMA/CD協議4.DEC/Intel/Xerox將以太網標準化(1979-1983:10BASE-5：IEEE802.3/ISO88023)5.3Com:1979.06:BobMetcalfe/HowardCharney/RonCrane/BillKrause并于1980-1982年將以太網產品化：6.SynOptics：10BASE-T/StarLAN：1984-1987：思想偉大，但速度欠佳7.交換式和全雙工制以太網：1990-1994:KalpanaEtherSwitchEPS-7008.GrandJunction:1992.02.28:HowardCharney/DavidBoggs/RonCrane/LarryBirenbaum:100BASE-TX:FastSwitch10/100和FastNIC1009.1995年的兼并浪潮：Wellfleet+SynOpticsBaynetworks:1994Chipcom-->3Com

GrandJunction/Kalpana-->CISCO公司10.TEEE802.3Z：1996.03:1000BASE-T以太網:歷史發展安裝在現場控制柜:標準導軌安裝,24V供電,無需風扇；0to60°C環境溫度,MTBF超過10年;低設備密度,少端口的交換機(盡量減少故障的影響）線型、環型、星型結構,簡單的安裝,最大的靈活性和較好的擴展能力極端高的實用性需求,網絡故障時間<300ms以避免生產停頓網絡監控成為工廠監控的一部分.網絡模塊可以被HMI軟件監控,出現故障模塊，容易更換非常少的網絡改變:交換機與設備的直接連接應用在分隔的機箱內.19“機箱設計,110/220-V供電,需風扇；0to45°C環境溫度，MTBF一般為3-5年左右高設備密度,多端口的交換機(每個端口的費用降低)固定線長的星型結構,缺少靈活性一般的實用性需求,網絡故障時間以秒或分鐘計是可以接受的網絡監控必須由專業人員使用專業工具完成，必須有專家配置；網絡變化較大:連接標準接口和面板的結構化布線可以覆蓋較大的范圍以太網:工業和民用差別很大！傳輸介質SIMATIC控制器網卡網絡模塊PC/PG網卡SIMATICNET軟件IE/PBLink西門子工業以太網產品:SIMATICNETOSMTP22OSMITP53OSMTP62OSMITP62特別適用于要求數據傳輸高度安全可靠的場合，用于故障安全網絡的主干網無故障時:冗余管理器分隔線端，網絡信號按圖示方向傳送；環形冗余結構：礦井綜合監控系統主干網絡的最佳選擇被用作故障安全網絡的主干網有故障時:冗余管理器連接線端，網絡信號按相反方向傳送環形冗余結構：礦井綜合監控系統主干網絡的最佳選擇星型-環型組合網絡結構基于組件的自動化對我們的產品想了解更多的信息么？經過實踐檢驗的應用實例自動化ERP

企業資源規劃過程自動化人機界面HMI傳輸網絡基于組件的自動化邏輯控制集散控制傳感器執行器包含驅動/開關/運動控制SIMOTION分布式集成開放的工業架構

數據通訊數據管理組態編程體系結構企業商務模型企業資產管理工廠檢修維護管理任務派遣事物追蹤和調查TIA更進一步的信息水平和垂直集成全集成自動化的金字塔TIA

進入MES制造自動化機器設備自動化信息交換與處理中心數據倉庫SMTPDNS

TELNETFTPNSPTCP

NVP

UDPICMPARPRARPEthernetPCnet

PDNPLANSeriesIP3COMOmninetNovellwanganARCnet

MCAHyperchannel1Physicallayer7ApplicationLayer6PresentationLayer5Sessionlayer4TransportLayer3NetworkLayer2LinkLayer(MAC&LLC)Application-

oriented

layerTransport-

orientedlayerExcellenceinAutomation&Drives:Siemens以太網和TCP/IP協議S7313C/S7314C/S7315控制器OLM光纖網絡模塊OLM光纖網絡模塊PROFIBUS光纖環形網絡工作面遠程數據采集分站掘進和采煤煤流系統控制PROFIUSDPFibreopticOLMRS485RepeaterRS485>100kmMax.1.000m3214電纜為聚氯乙烯護套、絕緣的阻燃電纜。具有MA認證的隔爆箱功能特點：

復雜的工藝控制功能：如卷曲機、多電機驅動、提升機等同步以及定位控制等。實現高速數據采集和邏輯處理運算

高速通訊：現場總線和以太網；

快速、高精度的運算：32/64位浮點數運算

確保功能的冗余性和靈活性SS52SINECH1SIMADYND:專為煤礦提升而設計的控制器礦井通壓排風系統PROFIUSDPFibreopticOLMRS485RepeaterRS485>100kmMax.1.000m3214電纜為聚氯乙烯護套、絕緣的阻燃電纜。具有MA認證的隔爆箱供電系統監控PROFIUSDPFibreopticOLMRS485RepeaterRS485>100kmMax.1.000m3214電纜為聚氯乙烯護套、絕緣的阻燃電纜。具有MA認證的隔爆箱礦井水泵控制PROFIUSDPFibreopticOLMRS485RepeaterRS485>100kmMax.1.000m3214電纜為聚氯乙烯護套、絕緣的阻燃電纜。具有MA認證的隔爆箱主洗1號I/O站監控設備綜保綜保主洗1#控制站主洗1號I/O站監控設備綜保綜保主洗3#控制站主洗1號I/O站監控設備綜保綜保主洗2#控制站10/100M以太網主洗密度控制站相關設備壓濾系統1號I/O站監控設備綜保綜保矸石倉I/O站監控設備綜保綜保壓濾系統控制站1#小電流接地檢測系統2#小電流接地檢測系統數據采集站集控系統上位機集控系統上位機打印機打印機打印機1#電子皮帶秤RS4851#電子皮帶秤1#電子皮帶秤1#電子皮帶秤1#電子皮帶秤1#電子皮帶秤在線測灰儀洗選煤廠集控系統西門子在煤礦：已有大量的應用實例！西門子在煤礦：已有大量的應用實例！西門子在煤礦：已有大量的應用實例！西門子在煤礦：已有大量的應用實例！蔡向前

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分布式輸入/輸出工業軟件編程設備成像與圖像處理