西門子網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

西門子網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為煤礦安全服務(wù)創(chuàng)新科技，引領(lǐng)未來(lái)

蔡向前

西門子（中國(guó)）有限公司

自動(dòng)化系統(tǒng)部（北京） 行業(yè)拓展經(jīng)理

手機(jī)話：010－64721888－3346

井下工藝流程：掘進(jìn)------〉采煤------〉運(yùn)輸------〉提升DigExcavation

LifterTranspotation井上工藝流程：原煤------〉洗選工藝------〉成品------〉裝運(yùn)PrimarycoalBunkerJumpdiscardHeavymediumFloatfilteringShippingstationProductbunker西門子全集成煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)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(yuǎn)程分布式IOET200M遠(yuǎn)程分布式IOET200M遠(yuǎn)程分布式IOET200MOSM光端機(jī)模擬屏控制器現(xiàn)場(chǎng)OS站現(xiàn)場(chǎng)OS站現(xiàn)場(chǎng)OS站煤流監(jiān)控系統(tǒng)井下變電所監(jiān)控系統(tǒng)提升機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)FibreopticRS485RS485水泵監(jiān)控系統(tǒng)中央110KV變電所監(jiān)控系統(tǒng)洗選煤廠監(jiān)控系統(tǒng)綜保矸石倉(cāng)I/O站主洗密度控制站SIMADYNＤ控制站3礦井通壓排風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)壓濾系統(tǒng)I/O站工作面環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)Internet/Intranet井下監(jiān)控系統(tǒng)PROFIBUSPADP/PALinkDP/PALinkET200iSPROFIBUSDPZone2Zone1Intrinsicallysafeoperatorpanel網(wǎng)絡(luò)硬件組成：設(shè)備+通訊處理（機(jī)）卡+傳輸線全集成煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)全集成煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)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(yuǎn)程分布式IOET200M遠(yuǎn)程分布式IOET200M遠(yuǎn)程分布式IOET200MOSM光端機(jī)模擬屏控制器現(xiàn)場(chǎng)OS站現(xiàn)場(chǎng)OS站現(xiàn)場(chǎng)OS站煤流監(jiān)控系統(tǒng)井下變電所監(jiān)控系統(tǒng)提升機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)FibreopticRS485RS485水泵監(jiān)控系統(tǒng)中央110KV變電所監(jiān)控系統(tǒng)洗選煤廠監(jiān)控系統(tǒng)綜保矸石倉(cāng)I/O站主洗密度控制站SIMADYNＤ控制站3礦井通壓排風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)壓濾系統(tǒng)I/O站工作面環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)Internet/Intranet井下監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和控制網(wǎng)絡(luò)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(chǎn)品和服務(wù)PROFIBUS國(guó)際組織(PI)

全球安裝突破10,000,000節(jié)點(diǎn)!

全球安裝突破10,000,000節(jié)點(diǎn)!

全球安裝突破10,000,000節(jié)點(diǎn)!

全球安裝突破10,000,000節(jié)點(diǎn)!

全球安裝突破10,000,000節(jié)點(diǎn)!

全球安裝突破10,000,000節(jié)點(diǎn)!

全球安裝突破10,000,000節(jié)點(diǎn)!

全球安裝突破10,000,000節(jié)點(diǎn)!

全球安裝突破10,000,000節(jié)點(diǎn)!

全球安裝突破10,000,000節(jié)點(diǎn)!

全球安裝突破10,000,000節(jié)點(diǎn)!

全球安裝突破10,000,000節(jié)點(diǎn)!

全球安裝突破10,000,000節(jié)點(diǎn)!

全球安裝突破10,000,000節(jié)點(diǎn)!

全球安裝突破10,000,000節(jié)點(diǎn)!市場(chǎng)占有率世界第一！PROFIBUS用戶組織范圍覆蓋五大洲全球23個(gè)區(qū)域用戶組織，

超過(guò)1100個(gè)會(huì)員至今已有300多個(gè)家廠商提供了

2,100多種PROFIBUS產(chǎn)品

PROFIBUS國(guó)際組織(PI)ANALOGHMII/OsDRIVESAFETY控制系統(tǒng)PROFIBUS

LINKPROFIBUSDPPROFIBUSPAPROFIBUS總線結(jié)構(gòu)

一根總線：連接所有的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備RS485異步NRZ編碼傳輸，屏蔽雙絞電纜每網(wǎng)段32個(gè)站，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)最大支持126個(gè)站網(wǎng)段距離:12Mbps=100m;1.5Mbps=200m;<187.5kbps=1,000m距離可由中繼器擴(kuò)展MBP-IS同步傳輸（曼特斯特碼），固定波特率31.25kBit/s本質(zhì)安全以及通過(guò)總線供電

屏蔽雙絞電纜每網(wǎng)段距離可達(dá)1,900m（取決于Ex防爆等級(jí)和功率損耗）最多126個(gè)站，每網(wǎng)段10-32個(gè)站（取決于Ex防爆等級(jí)和功率損耗）光纖異步數(shù)據(jù)傳輸，波特率9.6kBit/s到12MBit/s可調(diào)支持單模、多模、塑料或PCS/HCS光纖

網(wǎng)絡(luò)距離可以擴(kuò)展到100kmPROFIBUS技術(shù)特點(diǎn)PROFIBUS技術(shù)特點(diǎn)1：用一根串行的數(shù)字總線替代傳統(tǒng)的并行24V信號(hào)和4...20mA

模擬信號(hào)通過(guò)一根雙芯屏蔽電纜連接中央控制器和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備同樣適用于防爆環(huán)境和有安全要求的應(yīng)用（見下圖）：一個(gè)系統(tǒng)適合于不同的應(yīng)用數(shù)據(jù)和電源通過(guò)同一根電纜傳輸（PA）

對(duì)于所有的設(shè)備，只需要一個(gè)通用的組態(tài)和工程工具（STEP7）

連接不同廠商的設(shè)備(2100多種)

開放的、不依賴于廠商的現(xiàn)場(chǎng)總線，并符合IEC61158和61784國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)高度的數(shù)據(jù)安全性海明間距＝4工業(yè)級(jí)屏蔽雙絞線和光纖

高度的靈活性系統(tǒng)提供各種接口滿足不同的需求支持總線型、星型、環(huán)形等各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

通過(guò)光纖技術(shù)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離數(shù)據(jù)傳輸

大量的應(yīng)用實(shí)例

PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)協(xié)議適用于不同的應(yīng)用需要PROFIBUS技術(shù)特點(diǎn)2：PROFIBUS技術(shù)在危險(xiǎn)區(qū)的解決方案：PCET200OPS7-300S7-400S7-300OLMOLMOLMOLMOLMPROFIBUS光電混合網(wǎng)絡(luò)：用于井下數(shù)據(jù)采集尤其適合礦井下大范圍數(shù)據(jù)傳輸！傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)100公里！SIMATICS7SIMOVERTMVCOMBI-

MASTERMICROMASTERSIMATICHMISIMOREG

DC-MASTERPC/PGMASTERDRIVESSIMODRIVESIMOTIONET200SPROFIBUS功能：實(shí)現(xiàn)數(shù)字化礦井的基礎(chǔ)InstrumentationDP/PAPROFIBUS-PA

PROFIBUS在煤礦行業(yè)從井下數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控到井上生產(chǎn)系統(tǒng)已有很多實(shí)際應(yīng)用；PROFIBUS總線功能在國(guó)內(nèi)某實(shí)際項(xiàng)目中的描述為什么要使用現(xiàn)場(chǎng)總線?4-20mAInformationgapbetweencontrollevelandfieldlevelPROFIBUSDPOfficeNetIndustrialEthernetTCP/IPOS:singleandmulti-usersystemsES:centralengineeringInterfacestocommandlevelRemoteI/OS7400Controllers?內(nèi)部已經(jīng)形成了沉積物Ineedmaintenancein3weeks-Instructions-PartslistSmallerdesignMultivariableLonglastingLow-maintenanceDiagnostics(incl.operatingagents)Maintenancemessages智能化移入現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)代過(guò)程儀表因其應(yīng)用了功能強(qiáng)大的微處理器技術(shù),承擔(dān)了一部分迄今為止在控制系統(tǒng)中完成的信息處理任務(wù)，人們稱之為“智能化移入現(xiàn)場(chǎng)”。這也包括過(guò)程監(jiān)督與診斷功能。因此，現(xiàn)場(chǎng)儀表管理一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)全部功能的一部分。新型現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備

雙向多變量通訊：PROFIBUSPA對(duì)比4to20mAPROFIBUSPA

PROFIBUSDPPROFIBUSDP4to20mARemoteI/ODP/PA-LinkSITRANSFUS

Ultrasonic

Flowmeter

許多現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備能夠測(cè)量不只一個(gè)變量.

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與DCS之間進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交換.例如SITRANSFUSPA:

-實(shí)際流量 -總流量（帶復(fù)位的流量計(jì)數(shù)器） -正向總流量（帶復(fù)位的流量計(jì)數(shù)器）

-反向總流量（帶復(fù)位的流量計(jì)數(shù)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(huán)境） 4to20mA回路僅能夠傳輸一個(gè)變量，在儀表中不能進(jìn)行流量計(jì)數(shù).信號(hào)轉(zhuǎn)換圖

PROFIBUSPA對(duì)比4to20mASensorTCRTDSITRANST3KPAμPADPA-interfacePROFIBUSPA

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

-4字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)字過(guò)程變量：

-每一個(gè)過(guò)程變量的狀態(tài)單變量變送器的循環(huán)時(shí)間<15ms,可訪問(wèn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備里所有的信息 4to20mA要求額外的D/A和A/D轉(zhuǎn)換器.這些轉(zhuǎn)換器：

-在分辨率與轉(zhuǎn)換時(shí)間之間需要平衡

-為達(dá)到最佳的分辨率需要測(cè)量范圍

-隨時(shí)間產(chǎn)生漂移，與環(huán)境溫度有關(guān)

-產(chǎn)生信息障礙Diagnosticsfornetworkcomponents

DiagnosticsforPAfielddevices

DiagnosticsforDPfielddevices

Diagnosticsforbussegments

SIMATICPCS7andPROFIBUS

操作員站上的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)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(tǒng)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(jī)柜在中央控制室使用一套軟件對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備統(tǒng)一進(jìn)行工程設(shè)計(jì)、組態(tài)、編程；在控制室進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的調(diào)校、實(shí)時(shí)性檢查、遠(yuǎn)程診斷和維護(hù)等等工作；在調(diào)試階段節(jié)省花費(fèi)；在生產(chǎn)階段通過(guò)預(yù)維護(hù)和診斷節(jié)省花費(fèi)；在生產(chǎn)階段通過(guò)簡(jiǎn)單快速的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題節(jié)省花費(fèi)；PROFIBUS應(yīng)用:經(jīng)濟(jì)效益分析控制系統(tǒng)方案比較現(xiàn)場(chǎng)總線選擇建議對(duì)面臨選擇的用戶提出的參考建議：關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)：事實(shí)證明，不可能存在一個(gè)唯一的適用各個(gè)行業(yè)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),只能是適合不同行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)共存。選擇總線：擁有一個(gè)實(shí)際應(yīng)用工程項(xiàng)目的用戶面對(duì)眾多現(xiàn)場(chǎng)總線如何選擇？適用性、同行業(yè)應(yīng)用業(yè)績(jī)、應(yīng)用基礎(chǔ)與市場(chǎng)份額。選擇產(chǎn)品：總線的開放性使多家產(chǎn)品兼容，如何選擇？實(shí)力雄厚、知名度高、產(chǎn)品應(yīng)用基礎(chǔ)好的大公司產(chǎn)品.安全監(jiān)控主干網(wǎng)絡(luò)ETHERNET1.以太網(wǎng)的起源：ALOHA無(wú)線電系統(tǒng)（Abramson:1968-1972）2.XeroxPARC:（BobMetcalfe/DavidBoggs創(chuàng)建以太網(wǎng):1973.05.22：2.94Mbps)3.BobMetcalfe/DavidBoggs:1976.06:CSMA/CD協(xié)議4.DEC/Intel/Xerox將以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)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(wǎng)產(chǎn)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(wǎng)：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(wǎng):歷史發(fā)展安裝在現(xiàn)場(chǎng)控制柜:標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌安裝,24V供電,無(wú)需風(fēng)扇；0to60°C環(huán)境溫度,MTBF超過(guò)10年;低設(shè)備密度,少端口的交換機(jī)(盡量減少故障的影響）線型、環(huán)型、星型結(jié)構(gòu),簡(jiǎn)單的安裝,最大的靈活性和較好的擴(kuò)展能力極端高的實(shí)用性需求,網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)間<300ms以避免生產(chǎn)停頓網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控成為工廠監(jiān)控的一部分.網(wǎng)絡(luò)模塊可以被HMI軟件監(jiān)控,出現(xiàn)故障模塊，容易更換非常少的網(wǎng)絡(luò)改變:交換機(jī)與設(shè)備的直接連接應(yīng)用在分隔的機(jī)箱內(nèi).19“機(jī)箱設(shè)計(jì),110/220-V供電,需風(fēng)扇；0to45°C環(huán)境溫度，MTBF一般為3-5年左右高設(shè)備密度,多端口的交換機(jī)(每個(gè)端口的費(fèi)用降低)固定線長(zhǎng)的星型結(jié)構(gòu),缺少靈活性一般的實(shí)用性需求,網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)間以秒或分鐘計(jì)是可以接受的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控必須由專業(yè)人員使用專業(yè)工具完成，必須有專家配置；網(wǎng)絡(luò)變化較大:連接標(biāo)準(zhǔn)接口和面板的結(jié)構(gòu)化布線可以覆蓋較大的范圍以太網(wǎng):工業(yè)和民用差別很大！傳輸介質(zhì)SIMATIC控制器網(wǎng)卡網(wǎng)絡(luò)模塊PC/PG網(wǎng)卡SIMATICNET軟件IE/PBLink西門子工業(yè)以太網(wǎng)產(chǎn)品:SIMATICNETOSMTP22OSMITP53OSMTP62OSMITP62特別適用于要求數(shù)據(jù)傳輸高度安全可靠的場(chǎng)合，用于故障安全網(wǎng)絡(luò)的主干網(wǎng)無(wú)故障時(shí):冗余管理器分隔線端，網(wǎng)絡(luò)信號(hào)按圖示方向傳送；環(huán)形冗余結(jié)構(gòu)：礦井綜合監(jiān)控系統(tǒng)主干網(wǎng)絡(luò)的最佳選擇被用作故障安全網(wǎng)絡(luò)的主干網(wǎng)有故障時(shí):冗余管理器連接線端，網(wǎng)絡(luò)信號(hào)按相反方向傳送環(huán)形冗余結(jié)構(gòu)：礦井綜合監(jiān)控系統(tǒng)主干網(wǎng)絡(luò)的最佳選擇星型-環(huán)型組合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基于組件的自動(dòng)化對(duì)我們的產(chǎn)品想了解更多的信息么？經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)的應(yīng)用實(shí)例自動(dòng)化ERP

企業(yè)資源規(guī)劃過(guò)程自動(dòng)化人機(jī)界面HMI傳輸網(wǎng)絡(luò)基于組件的自動(dòng)化邏輯控制集散控制傳感器執(zhí)行器包含驅(qū)動(dòng)/開關(guān)/運(yùn)動(dòng)控制SIMOTION分布式集成開放的工業(yè)架構(gòu)

數(shù)據(jù)通訊數(shù)據(jù)管理組態(tài)編程體系結(jié)構(gòu)企業(yè)商務(wù)模型企業(yè)資產(chǎn)管理工廠檢修維護(hù)管理任務(wù)派遣事物追蹤和調(diào)查TIA更進(jìn)一步的信息水平和垂直集成全集成自動(dòng)化的金字塔TIA

進(jìn)入MES制造自動(dòng)化機(jī)器設(shè)備自動(dòng)化信息交換與處理中心數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)SMTPDNS

TELNETFTPNSPTCP

NVP

UDPICMPARPRARPEthernetPCnet

PDNPLANSeriesIP3COMOmninetNovellwanganARCnet

MCAHyperchannel1Physicallayer7ApplicationLayer6PresentationLayer5Sessionlayer4TransportLayer3NetworkLayer2LinkLayer(MAC&LLC)Application-

oriented

layerTransport-

orientedlayerExcellenceinAutomation&Drives:Siemens以太網(wǎng)和TCP/IP協(xié)議S7313C/S7314C/S7315控制器OLM光纖網(wǎng)絡(luò)模塊OLM光纖網(wǎng)絡(luò)模塊PROFIBUS光纖環(huán)形網(wǎng)絡(luò)工作面遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集分站掘進(jìn)和采煤煤流系統(tǒng)控制PROFIUSDPFibreopticOLMRS485RepeaterRS485>100kmMax.1.000m3214電纜為聚氯乙烯護(hù)套、絕緣的阻燃電纜。具有MA認(rèn)證的隔爆箱功能特點(diǎn)：

復(fù)雜的工藝控制功能：如卷曲機(jī)、多電機(jī)驅(qū)動(dòng)、提升機(jī)等同步以及定位控制等。實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)采集和邏輯處理運(yùn)算

高速通訊：現(xiàn)場(chǎng)總線和以太網(wǎng)；

快速、高精度的運(yùn)算：32/64位浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算

確保功能的冗余性和靈活性SS52SINECH1SIMADYND:專為煤礦提升而設(shè)計(jì)的控制器礦井通壓排風(fēng)系統(tǒng)PROFIUSDPFibreopticOLMRS485RepeaterRS485>100kmMax.1.000m3214電纜為聚氯乙烯護(hù)套、絕緣的阻燃電纜。具有MA認(rèn)證的隔爆箱供電系統(tǒng)監(jiān)控PROFIUSDPFibreopticOLMRS485RepeaterRS485>100kmMax.1.000m3214電纜為聚氯乙烯護(hù)套、絕緣的阻燃電纜。具有MA認(rèn)證的隔爆箱礦井水泵控制PROFIUSDPFibreopticOLMRS485RepeaterRS485>100kmMax.1.000m3214電纜為聚氯乙烯護(hù)套、絕緣的阻燃電纜。具有MA認(rèn)證的隔爆箱主洗1號(hào)I/O站監(jiān)控設(shè)備綜保綜保主洗1#控制站主洗1號(hào)I/O站監(jiān)控設(shè)備綜保綜保主洗3#控制站主洗1號(hào)I/O站監(jiān)控設(shè)備綜保綜保主洗2#控制站10/100M以太網(wǎng)主洗密度控制站相關(guān)設(shè)備壓濾系統(tǒng)1號(hào)I/O站監(jiān)控設(shè)備綜保綜保矸石倉(cāng)I/O站監(jiān)控設(shè)備綜保綜保壓濾系統(tǒng)控制站1#小電流接地檢測(cè)系統(tǒng)2#小電流接地檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集站集控系統(tǒng)上位機(jī)集控系統(tǒng)上位機(jī)打印機(jī)打印機(jī)打印機(jī)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(cè)灰儀洗選煤廠集控系統(tǒng)西門子在煤礦：已有大量的應(yīng)用實(shí)例！西門子在煤礦：已有大量的應(yīng)用實(shí)例！西門子在煤礦：已有大量的應(yīng)用實(shí)例！西門子在煤礦：已有大量的應(yīng)用實(shí)例！蔡向前

謝謝您的關(guān)注祝大家青島之行愉快！工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)和培訓(xùn)業(yè)務(wù)范圍控制系統(tǒng) 基于PC控制的軟、硬件 過(guò)程控制系統(tǒng) 工業(yè)PC

分布式輸入/輸出工業(yè)軟件編程設(shè)備成像與圖像處理