工業交換機在分布式控制系統中的應用

隨著電力現場設備的增多，對于各種數據采集與監控的要求也日益嚴格。傳輸數據量變得更大，速度也變得更快，不但數據的流量及方向更需要有效控制與監測，數據處理能力也需要提高，更多部門需要了解數據傳輸的狀態，而對于抗惡劣氣候環境的需求同樣不可或缺。所有這一切都是為保障整個系統的安全與效率。

　　DCS系統介紹

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

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

　　其次，這是一種完全對現場I/O處理并實現直接數字控制功能的網絡節點。一般一套DCS中要設置現場I/O控制站，用以分擔整個系統的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的失效，提高系統可靠性，也可以使各站點分擔數據采集和控制功能，有利于提高整個系統的性能。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絡節點。

　　第一部分：功能需求

　　1、 根據提供的結構示意圖，選擇相應產品，端口數符合系統實際需求，網絡要求冗余;

　　2、 距離較遠的站點及各機組子系統之間的級聯需要使用多模光纖;

　　3、 星型或環形網絡結構。

　　第二部分：網絡拓撲

　　大唐發電是中國大型獨立發電公司之一，截至2007年年底，已投產發電設備容量20,134.7兆瓦。該電廠的控制系統改造由Foxboro提供DCS系統。控制站、數據服務器、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，最大程度地限制網絡上的廣播和組播信息，提高網絡的可靠性和工作效率。

　　3. 通過RingOn功能，環網自愈時間小于15ms，從而保證網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快速環網冗余技術，網絡中斷恢復時間小于300ms;

　　5) Trunking高速主干冗余技術，網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) 工業級別EMC、CE標識，UL508工業控制設備認證;

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

4、 IntraVUETM網絡管理軟件功能說明

　　1) 獨立的網絡分析軟件;

　　2) 提供實時的網絡狀態圖;

　　3) 網絡構圖非常靈活多樣;

　　4) 實時記錄所有網絡問題;

　　5) 網絡狀態用多種顏色標明，一目了然;

　　6) 監控網絡帶寬的使用率;

　　7) 自動發現網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絡構圖。

　　6、 功耗低、散熱好，性能穩定、使用壽命長，比其他廠家有明顯的優勢;

　　7、 低壓交、直流冗余供電，使用方便，可靠性高;

　　8、 長期穩定的向Motorola等大客戶供貨，產品倍受信賴;

　　9、 產品性價比極具競爭優勢。