防爆工业以太网

防爆工业以太网（精选3篇）

防爆工业以太网 第1篇

1系统构成

平禹煤电公司煤矿安全多元素信息监管系统整合现有的瓦斯监测系统、水文动态智能预警系统、井下人员定位三大系统信息, 并实现基本控制, 将新建的具有分布式管理功能的井下胶带集控系统、井下变电所自动化及电力监控系统与系统实现汇接, 所有信息借助系统网络连接至综合数据中心, 然后通过管理信息系统对数据进行相关处理。系统在采用工业以太网技术、嵌入式系统等技术的基础上, 结合网络摄像仪、网关或视频分配器等设备, 形成开放的宽带综合数字网络平台。系统构成如图1所示。

2系统设计

2.1网络结构

矿用防爆工业以太网主要有星形、环形、双环冗余等组网方式。煤矿井下条件恶劣, 尤其是信道的故障率最高, 而矿井的安全生产对网络的可靠性和数据传输速率有很高的要求。因此, 应根据矿井实际规模、可靠性的需要, 选择采用环网冗余结构。

系统网络安装4台环网交换机:地面1台环网交换机, 井下3台矿用防爆环网交换机。地面、井下共用1根6芯单模光缆构成一个100 M高速光纤环网并实现冗余, 这样在某处或多个节点线路断开后, 仍然能够保证数据的传输, 提高了系统的可靠性。

2.2综合数据中心

系统综合数据中心是煤矿综合自动化系统和煤矿安全多元素信息监管系统的信息集散地, 集指挥、控制于一体。因此, 数据中心采用2台服务器构成互为冗余的数据仓库;安装SQL Server数据库软件和IFix冗余软件, 控制网络的双冗余服务器, 维持系统的正常运转;配置硬件防火墙, 实现内容过滤、用户认证、系统监控集中网管等功能。综合数据中心结构如图2所示。

2.3系统集成

基于Web的安全生产监测监控信息系统将采集到的各种实时数据输入矿端Web服务器, 并通过公司局域网输入系统综合数据中心, 将实时监测数据形成统一格式的数据库文件, 再用工控组态软件模拟生产过程, 在屏幕上以图形及表格的方式动态显示出来, 并以Web技术通过Internet/Intranet发布出去, 使得授权用户可以随时随地用浏览器进行监视。为了减少通信流量, 节约网络开销以及管理方便, 矿级用户访问矿端Web服务器, 公司级用户访问综合数据中心服务器。

3主要网络性能指标

主干网速率:100 Mb/s;传输介质:单模光纤 (传输距离30 km) ;产品防护等级:矿用隔爆型;防爆等级:隔爆型, 隔爆兼本安型;周围介质:允许使用环境中有爆炸危险介质;可以通过网络浏览器对交换机进行管理和控制;支持全/半双工运转;可以选择为电接口、光接口或者两者的任意组合。

4功能、特点

(1) 功能。

实现对安全生产系统的集中监控;显示相关设施及所有信息状况;具有控制功能, 可以远程启动、停止、复位和测试, 并可进行远程编程、故障屏蔽等功能控制;具有故障自诊功能, 可以准确判断故障类型、位置, 并能进行图像、语音提示以及打印;具有打印功能;具有图像显示、数据查询统计、汇总、报表打印等数据综合处理功能;具有网络功能, 可以与其他集控系统组网纳入公司局域网, 供管理者掌握井下各系统情况;具有断电保护功能, 如突然发生断电时, UPS可以保证系统正常运行4 h。

(2) 特点。

系统主干网络带宽为100 Mb/s, 保证信息交换的实时性及传输质量;系统具有环网冗余结构, 融合了工业以太网、链路聚合等技术, 能最大限度地保证网络的冗余性、可靠性和实时性;系统采用光无源技术, 防爆性能优, 抗干扰能力强, 运行更稳定;基于三网合一的概念, 代表了未来网络发展的趋势。因此, 系统具有节省网络设备资源、带宽共享、节约投资、建网速度快、综合建网成本低等优点, 并且系统稳定, 组网灵活, 易扩展。

5应用效果

基于防爆工业以太网的煤矿安全多元素信息监管系统应用以来, 平禹煤电四矿实现了全矿的数据采集、决策指挥的网络化、信息化、科学化。在井下调度室内, 通过监控终端能实时监测各种信号及各种设备的运行情况;地面调度室可通过井下各监测点KD6002D摄像仪采集的信息清晰地了解井下生产情况, 为管理者指挥生产提供决策参考。随着系统的安全稳定运行, 四矿筹划将其他子系统也逐步集成到煤矿安全多元素信息监管系统中。该系统的成功使用, 改善了四矿的生产运行状况, 提高了安全生产管理水平。

摘要：分析了平禹煤电公司现有监测监控系统存在的“信息孤岛”问题, 提出了解决方案。介绍了基于防爆工业以太网的煤矿安全多元素信息监管系统的系统结构、设计、功能特点及其应用情况。

防爆工业以太网 第2篇

一、概述

众所周知，在企业信息系统中，以太网已经成为事实上的标准网络，工业实时控制是传统以太网的延伸，帮助用户构建更加开放集成的工业自动化和信息化网络。工业以太网技术，它是标准以太网和通用工业协议的结合。首先他满足了工业自动化的实时性要求，最初的以太网采用的CSMA/CD无法满足工业实时性需求，当时采用的主要是现场总线和令牌环网，随着技术的改进，交换机在实时性方面已经满足从高精度时间同步（+-100ns）、分布式伺服控制、离散控制、过程控制到安全系统等所有工业应用要求，并支持现场和远程监视、诊断和组态；当然，EtherNet/IP产品也可使用其他标准以太网上的服务如HTTP、SNMP等.。这意味着，工业自动化和企业信息系统更直接的集成，比如，无须附加编程，相关人员就可方便地通过网页浏览器来组态、诊断并监视工厂设备。此外，EtherNet/IP还从EMC、安装防护等级各方面做出规定，保证EtherNet/IP产品的严格工业环境适应性。

二、工业以太网技术的特点 2.1 通信确定性与实时性

工业控制网络不同于普通数据网络的最大特点在于它必须满足控制作用对实时性的要求，即信号传输要足够快和满足信号的确定性。实时控制往往要求对某些变量的数据准确定时刷新。由于EtherNet采用CSMA/CD方式，网络负荷较大时，网络传输的不确定性不能满足工业控制的实时要求，故传统以太网技术难以满足控制系统要求准确定时通信的实时性要求，一直被视为“非确定性”的网络。然而，快速以太网与交换式以太网技术的发展，给解决以太网的非确定性问题带来了新的契机，使这一应用成为可能。首先，EtherNet的通信速率从10M、100M增大到如今的1000M、10G，在数据吞吐量相同的情况下，通信速率的提高意味着网络负荷的减轻和网络传输延时的减小，即网络碰撞机率大大下降。其次，采用星型网络拓扑结构，交换机将网络划分为若干个网段。EtherNet交换机由于具有数据存储、转发的功能，使各端口之间输入和输出的数据帧能够得到缓冲，不再发生碰撞；同时交换机还可对网络上传输的数据进行过滤，使每个网段内节点间数据的传输只限在本地网段内进行，而不需经过主干网，也不占用其它网段的带宽，从而降低了所有网段和主干网的网络负荷。再次，全双工通信又使得端口间两对双绞线（或两根光纤）上分别同时接收和发送报文帧，也不会发生冲突。因此，采用交换式集线器和全双工通信，可使网络上的冲突域不复存在（全双工通信），或碰撞机率大大降低（半双工），因此使EtherNet通信确定性和实时性大大提高。

2.2 稳定性与可靠性

传统的EtherNet并不是为工业应用而设计的，没有考虑工业现场环境的适应性需要。由于工业现场的机械、气候、尘埃等条件非常恶劣，因此对设备的工业可靠性提出了更高的要求。在工厂环境中，工业网络必须具备较好的可靠性、可恢复性及可维护性。为了解决在不间断的工业应用领域，在极端条件下网络也能稳定工作的问题，德国Hirschmann等公司专门开发和生产了工业以太网交换机等产品，安装在标准DIN导轨上，并有冗余电源供电。2.3 安全性

工业系统的网络安全是工业以太网应用必须考虑的另一个安全性问题。工业以太网可以将企业传统的三层网络系统，即信息管理层、过程监控层、现场设备层，合成一体，使数据的传输速率更快、实时性更高，并可与Internet无缝集成，实现数据的共享，提高工厂的运作效率。但同时也引人了一系列的网络安全向题，工业网络可能会受到包括病毒感染、黑客的非法入侵与非法操作等网络安全威胁。一般情况下，可以采用网关或防火墙等对工业网络与外部网络进行隔离，还可以通过权限控制、数据加密等多种安全机制加强网络的安全管理。2.4 总线供电问题

总线供电（或称总线馈电）是指连接到现场设备的线缆不仅传输数据信号，还能给现场设备提供工作电源。对于现场设备供电可以采取以下方法：

工业建筑防爆设计探讨 第3篇

1 从根源入手, 实施防爆设计

1.1 良好规划建筑厂房空间, 排除爆炸条件

引发爆炸必备的三个条件为火源、可燃物与助燃物, 当同时满足以上条件时便较易引发爆炸事故, 因此防爆设计中我们应主体围绕该方面因素实施排除措施。首先我们应合理应用自然通风, 穿堂风措施有效排除引发爆炸条件, 在工业建筑厂房操作工艺许可情况下我们可采用半敞开或敞开建筑设计形式, 加速可燃物扩散稀释, 降低其浓度进而抑制其上升到爆炸极限, 形成混合爆炸物, 有效排除爆炸事故的发生。在仓库设计环节我们可采用通风用门、设置勒脚处进风窗。在平面总体布置环节我们应令仓库与厂房平面纵轴同全年风向主导成垂直分布, 或大于45°交角, 进而形成良好的穿堂风环境, 对于处在山区环境的工业建筑我们应合理在迎风一面山坡规划建厂, 令其位于良好的自然通风环境。对于相互接触的危险物品, 为避免其产生化学变化并引发爆炸现象, 我们应设置分车间、分类生产模式, 并分别进行仓库存储堆放。倘若存储量较小或生产规模有限我们则可在建筑中合理设计防爆墙对仓库与生产车间进行分隔处理。

1.2 合理实施隔热降温设计, 令工业建筑免受日光暴晒

工业建筑在存储或生产化学物品过程中由于升温影响较易引起化学变化并引发爆炸现象, 因此我们可科学采用降温除热设计措施排除爆炸形成条件。首先可从屋面隔热保温入手, 令其有效隔绝太阳光辐射及热量传导, 令厂房室内温室效应有效减轻, 进而合理降低室内空间温度。在设计环节可位于建筑屋面设置保温层, 喷涂高效反光隔热涂料于屋面板, 并合理设置架空隔热层, 引入通风式屋顶配合强制降温等措施令工业建筑合理降温。同时为令工业建筑免受日光暴晒。我们可加设百叶窗或遮阳板, 令阳光直射引发的化学物质升温受热现象得到良好的抑制, 进而降低引发爆炸的可能。在外墙门窗环节我们可适应性采用磨砂玻璃, 进而有效扩散阳光作用, 杜绝阳光聚焦效应。

1.3 隔绝火源, 降低爆炸发生机率

对于隐含爆炸危险的仓库厂房, 在总平面布置环节我们应令其远离明火设备、厂房、锅炉、变电所、食堂等场所及设施, 倘若条件有限, 我们则应令爆炸危险系数较高的建筑同其他构筑物、建筑保持标准防火间距, 并符合相关设计规范标准。倘若需要在爆炸可能性较大的仓库、厂房设计照明系统、电动机及开关等设备, 则应依据危险爆炸场所等级与类别合理选用防爆型、充油型、安全火花与充气型电气设备, 有效抑制电火花引发的爆炸事故。对易于形成静电的建筑物我们应合理设置静电导出接地装置, 连接环形接地网, 杜绝接地单根装置形成断路失效现象。对于危险性建筑物应依据其防雷等级与相关设计规范实施必要的防雷措施。

2 降低爆炸危害, 科学开展防爆规划设计

2.1 科学实施总平面布置

对存在爆炸危险的工业建筑, 一旦引发爆炸事故, 我们应避免其危及周围建筑, 因此对厂区规划应令其避开学校、居民区、旅游区及公路铁路、高压电线等设施。同时在总平面布置设计环节应令爆炸危险厂房、建筑尽可能位于厂区边缘, 充分利用自然与地形屏障, 有效节省防爆围堤建设成本, 并显著降低引发爆炸事故产生的危害。对于厂区各构筑物、建筑、露天设备机械, 仓库区、生产区与行政区之间应确保其具有足够防火间距, 满足相关国家设计标准规范。

2.2 合理选型、确定适宜建筑结构形式

对于具有爆炸危险的工业建筑厂房, 我们应尽量选择单层建筑, 进而有效控制其爆炸倒塌的影响破坏范围, 便于较多设置安全出口, 利于事故发生时安全疏散, 及时进行灭火抢救。在屋顶设计环节我们应合理采用质轻、泄压易碎屋盖, 提升泄压面积, 进而令其较快释放产生爆炸时的大量热量与气体, 减轻室内空间爆炸压力。对于厂房形式设计我们应采用半开敞或开敞建筑结构, 形成良好的自然通风环境, 降低爆炸发生机率。倘若无法避免爆炸事故, 则该类建筑结构拥有较大的泄压面积, 较易快速释放爆炸热量与气体, 令厂房受破损现象大大降低。

2.3 完善实施泄压设计措施

泄压设计措施主要指对于有爆炸危险的仓库与厂房合理设置轻质外墙、屋盖、泄压窗等抗爆炸压力的薄弱建筑构件, 进而在产生爆炸阶段, 令其及时快速的最先开启或破坏, 并将大量热量与爆炸气体向外释放, 迅速令室内爆炸引发的巨大压力下降, 进而保护主要承重结构免受破坏, 抑制厂房建筑产生倒塌的威胁。对泄压面积的确定我们可依据危险爆炸物质类别及建筑厂房具体容积合理确定。对泄压构件的材料选择应遵循易破碎、容重轻、成碎块特征, 轻质墙体与屋面板单位质量, 应小于每平方米六十千克。对轻质泄压屋盖我们应选用波形石棉水泥瓦, 采用木质材料制作泄压窗, 并合理配置厚度为三毫米的平板玻璃。

2.4 依据生产要求规范设计防暴墙

基于不同防爆性质生产工序、储存物品仓库及生产装置我们应规范设计防暴墙、分隔布置防爆门窗, 一旦发生爆炸事故, 便可有效降低爆炸范围与爆炸危害。设计防暴墙应包含抵御爆炸冲击的防护作用, 并具有良好耐火性能, 其厚度应通过适应性结构计算明确。依据材料的不同可将其分为钢筋混凝土防爆墙、钢板防爆墙、防爆砖墙等。防暴墙不应设置通风口或开洞口门窗, 倘若必须进行开设, 则应合理加设防爆门窗, 以提升其防爆性能。

3 结语

工业生产在迅猛发展同时也引发了频繁的爆炸事故、火灾灾害, 为营造安全良好的工业生产环境, 强化预防控制, 我们应在注重安全管理的同时从设计阶段入手科学实施防爆设计。依据生产进程中应用的产品物质特征、爆炸极限、闪点进行分类设防, 提升工业建筑综合防爆性能。

摘要：本文依据工业建筑存储生产进程中存在的爆炸事故危险展开了防爆规划分析并制定了切实有效的防爆设计策略, 对提升工业建筑安全性、营造可靠的生产环境空间有积极有效的促进作用。

关键词：工业建筑,防爆设计,策略

参考文献

[1]庄旭.现代医药工业建筑单体的设计[J].工业建筑, 2010 (7) .