工業(yè)交換機在分布式控制系統(tǒng)中的應用

隨著電力現(xiàn)場設備的增多，對于各種數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控的要求也日益嚴格。傳輸數(shù)據(jù)量變得更大，速度也變得更快，不但數(shù)據(jù)的流量及方向更需要有效控制與監(jiān)測，數(shù)據(jù)處理能力也需要提高，更多部門需要了解數(shù)據(jù)傳輸?shù)臓顟B(tài)，而對于抗惡劣氣候環(huán)境的需求同樣不可或缺。所有這一切都是為保障整個系統(tǒng)的安全與效率。

　　DCS系統(tǒng)介紹

　　DCS，即所謂的分布式控制系統(tǒng)，或在有些資料中稱之為集散系統(tǒng)，是相對于集中式控制系統(tǒng)而言的一種新型計算機控制系統(tǒng)，它是在集中式控制系統(tǒng)的基礎上發(fā)展、演變而來的。在系統(tǒng)功能方面，DCS和集中式控制系統(tǒng)的區(qū)別不大，但在系統(tǒng)功能的實現(xiàn)方法上卻完全不同。

　　對于DCS的系統(tǒng)網(wǎng)絡來說，它必須滿足實時性的要求，即在確定的時間限度內(nèi)完成信息的傳送。這里所說的“確定”的時間限度，是指在無論何種情況下，信息傳送都能在這個時間限度內(nèi)完成，而這個時間限度則是根據(jù)被控制過程的實時性要求確定的。因此，衡量系統(tǒng)網(wǎng)絡性能的指標并不是網(wǎng)絡的速率，即通常所說的每秒比特數(shù)，而是系統(tǒng)網(wǎng)絡的實時性，即能在多長的時間內(nèi)確保所需信息的傳輸完成。系統(tǒng)網(wǎng)絡還必須非?？煽浚瑹o論在任何情況下，網(wǎng)絡通信都不能中斷，因此多數(shù)廠家的DCS均采用雙總線、環(huán)形或雙重星形的網(wǎng)絡拓撲結構。為了滿足系統(tǒng)擴充性的要求，系統(tǒng)網(wǎng)絡上可接入的最大節(jié)點數(shù)量應比實際使用的節(jié)點數(shù)量大若干倍。這樣，一方面可以隨時增加新的節(jié)點，另一方面也可以使系統(tǒng)網(wǎng)絡運行于較輕的通信負荷狀態(tài)，以確保系統(tǒng)的實時性和可靠性。在系統(tǒng)實際運行過程中，各個節(jié)點的上網(wǎng)和下網(wǎng)是隨時可能發(fā)生的，特別是操作員站，這樣，網(wǎng)絡重構會經(jīng)常進行，而這種操作絕對不能影響系統(tǒng)的正常運行，因此，系統(tǒng)網(wǎng)絡應該具有很強在線網(wǎng)絡重構功能。

　　其次，這是一種完全對現(xiàn)場I/O處理并實現(xiàn)直接數(shù)字控制功能的網(wǎng)絡節(jié)點。一般一套DCS中要設置現(xiàn)場I/O控制站，用以分擔整個系統(tǒng)的I/O和控制功能。這樣既可以避免由于一個站點失效造成整個系統(tǒng)的失效，提高系統(tǒng)可靠性，也可以使各站點分擔數(shù)據(jù)采集和控制功能，有利于提高整個系統(tǒng)的性能。DCS的操作員站是處理一切與運行操作有關的人機界面功能的網(wǎng)絡節(jié)點。

　　第一部分：功能需求

　　1、 根據(jù)提供的結構示意圖，選擇相應產(chǎn)品，端口數(shù)符合系統(tǒng)實際需求，網(wǎng)絡要求冗余;

　　2、 距離較遠的站點及各機組子系統(tǒng)之間的級聯(lián)需要使用多模光纖;

　　3、 星型或環(huán)形網(wǎng)絡結構。

　　第二部分：網(wǎng)絡拓撲

　　大唐發(fā)電是中國大型獨立發(fā)電公司之一，截至2007年年底，已投產(chǎn)發(fā)電設備容量20,134.7兆瓦。該電廠的控制系統(tǒng)改造由Foxboro提供DCS系統(tǒng)?？刂普?、數(shù)據(jù)服務器、操作站和工程師站等之間采用恒啟管理型交換機進行連接。

　　在該DCS中，解決方案特點包括：

　　1. 支持端口VLAN和IEEE 802.1Q VLAN，提高網(wǎng)絡性能、安全性和可管理性

　　2. 組播控制和Port Priority設置，最大程度地限制網(wǎng)絡上的廣播和組播信息，提高網(wǎng)絡的可靠性和工作效率。

　　3. 通過RingOn功能，環(huán)網(wǎng)自愈時間小于15ms，從而保證網(wǎng)絡的實時性和可靠性。

　　4. 低壓交、直流冗余供電，使用方便，可靠性高。

　　5. 支持用戶自定義告警，并可通過Email發(fā)送，提供操作員實時報警信息。

　　6. 強抗電磁干擾能力

　　基本拓撲圖

　　3、 管理型交換機功能說明

　　1) 兼容10BASE-T/100BASE-TX/100BASE-FX;

　　2) 電口自動識別直連或交叉線(Auto-MDIX) ;

　　3) 寬范圍低壓交流或直流冗余電源連接;

　　4) RapidRingTM快速環(huán)網(wǎng)冗余技術，網(wǎng)絡中斷恢復時間小于300ms;

　　5) Trunking高速主干冗余技術，網(wǎng)絡中斷恢復時間小于10 ms;

　　6) 具有VLAN、QoS、速率限制、端口安全、出錯報警等管理功能;

　　7) 緊固型尺寸，釘軌或面板安裝;

　　8) 工業(yè)級別EMC、CE標識，UL508工業(yè)控制設備認證;

　　9) c-UL認證， C22.2 CSA No.14-M91，工業(yè)控制設備認證。

4、 IntraVUETM網(wǎng)絡管理軟件功能說明

　　1) 獨立的網(wǎng)絡分析軟件;

　　2) 提供實時的網(wǎng)絡狀態(tài)圖;

　　3) 網(wǎng)絡構圖非常靈活多樣;

　　4) 實時記錄所有網(wǎng)絡問題;

　　5) 網(wǎng)絡狀態(tài)用多種顏色標明，一目了然;

　　6) 監(jiān)控網(wǎng)絡帶寬的使用率;

　　7) 自動發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡設備的連接及斷開;

　　8) 可以作為主機，以便其他設備看到實實的網(wǎng)絡構圖。

　　6、 功耗低、散熱好，性能穩(wěn)定、使用壽命長，比其他廠家有明顯的優(yōu)勢;

　　7、 低壓交、直流冗余供電，使用方便，可靠性高;

　　8、 長期穩(wěn)定的向Motorola等大客戶供貨，產(chǎn)品倍受信賴;

　　9、 產(chǎn)品性價比極具競爭優(yōu)勢。