淺談工業(yè)網(wǎng)絡在核電儀控系統(tǒng)中的應用案例

　　核電站儀控系統(tǒng)網(wǎng)絡的設計準則為：

　　(1)一體化操作和信息管理網(wǎng)

　　該層網(wǎng)絡的傳輸介質根據(jù)核電站的使用環(huán)境和隔離、防火的要求，選用光纜是適當?shù)摹τ谄渚W(wǎng)絡拓撲則根據(jù)核電站I&C站點多、容量大、可靠性高的需要，宜選冗余的雙環(huán)網(wǎng)絡。其網(wǎng)絡傳輸協(xié)議宜選TCP/IP協(xié)議。網(wǎng)絡操作系統(tǒng)則宜選擇技術成熟，可靠和應用廣泛的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)，RIUNIX。網(wǎng)絡的傳輸速度要求100MBit/s或更高。

　　(2)自動控制和保護層網(wǎng)絡

　　作為核安全級(1E級)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡，其模塊的硬/軟件必須是經(jīng)過核安全級(1E級)的鑒定，有過成熟應用經(jīng)驗的產品。本文不做詳細描述。

　　非核安全級數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡將各個過程控制功能組相互連接后再與操作和信息管理網(wǎng)絡通訊。功能組的劃分主要考慮所完成的功能，兼顧采購合同的責任范圍，以減少設計接口，又便于調試維修。

　　公用通訊網(wǎng)主要將兩機組公共部分以及廠區(qū)少部分系統(tǒng)的信息與控制命令，分別與兩個機組的操作和信息管理網(wǎng)絡進行通訊。

　　TXP通訊網(wǎng)絡有兩種：“電廠總線”和“終端總線”。兩種通訊網(wǎng)絡都是由若干OSM網(wǎng)絡交換機通過光纖連接組成的虛擬環(huán)網(wǎng)結構。該總線結構是通過使用SINECH1FO而建立起來的，基于IEEE802.3標準。OSM是SINECH1FO網(wǎng)絡核心部件。整個網(wǎng)是以環(huán)狀結構相連接的，并通過OSM模件中的開斷點實現(xiàn)環(huán)形結構。當虛擬環(huán)網(wǎng)上所有部件均正常工作時，其中必有一塊OSM模件的電子開關是打開的(RM模式)，在開斷點上，來自兩個方向的信號受到監(jiān)視。當虛擬環(huán)網(wǎng)上有一部件工作不正常形成開路時，信號僅來自單方向，則可以認為是總線故障。在這種情況下，斷點將被關閉，該電子開關閉合形成新的形式的總線網(wǎng)并且與此相連的總線部件將被重新結合在通訊網(wǎng)絡之中，重建過程小于0.3秒，同時報警通知系統(tǒng)維護人員排除故障，實現(xiàn)了冗余總線的設計。

　　虛擬環(huán)設計保證了內在的單容錯，能使系統(tǒng)總線在單一故障情況下繼續(xù)工作。從可用率及冗余質量上比較，與二取一的總線結構相當，保證了系統(tǒng)單一故障容錯，增強了系統(tǒng)通信的可靠性。

　　1.1電廠總線

　　電廠總線是用于連接DCSlevel1層設備和連接用于level1和level2層之間通訊的處理單元(PU)。以下DCS設備連接在電廠總線上：

　　所有的自動化控制系統(tǒng)AS620;

　　一對冗余的處理單元PU;

　　與安全級儀控系統(tǒng)之間的網(wǎng)關;

　　第三方儀控系統(tǒng);

　　TXP系統(tǒng)的診斷系統(tǒng)DS670;

　　TXP系統(tǒng)的工程師站ES680;

　　DCS系統(tǒng)的時鐘發(fā)生器。

　　電廠總線的設計滿足下列要求：

　　(1)使用標準的通訊協(xié)議

　　電廠總線是基于符合IEEE802.3/802.3u協(xié)議的以太網(wǎng)總線。符合ISO/OSI的7層通信模型。電廠總線在協(xié)議的結構上有一些不同，主要差別在3層至7層。使用了西門子公司為適用工業(yè)通信開發(fā)的SINECNETAP協(xié)議。

　　(2)單一故障容錯能力

　　電廠總線在設計中被分割成多個環(huán)網(wǎng)。每個環(huán)網(wǎng)都滿足單一故障容錯，子網(wǎng)絡與總網(wǎng)絡之間的連接使用冗余熱備連接，使用光纖作為連接介質。同時OSM分布在不同的I&C機柜內并且使用獨立的供電。

　　所有連接在電廠總線上的設備(如AS620，Pu，網(wǎng)關)都是通過物理隔離的網(wǎng)絡設備連接到OSM上的，同樣分布在不同的I&C機柜內并且使用獨立的供電。.

　　(3)不同序列和不同房間之間的電氣隔離

　　分布在不同房間的子網(wǎng)絡都是通過光纖連接的。

　　(4)隔離干擾和網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通訊的優(yōu)化

　　為了盡可能隔離干擾和優(yōu)化網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通訊，電廠總線被分為以下八個部分(如圖3所示)：

　　總網(wǎng)絡

　　作為電廠總線的高速鏈路，使用了4個OSMBC08和2個OSMITP53。

　　非安全級序列A(NC˙A)子網(wǎng)絡