工業(yè)交換機(jī)在分布式控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

隨著電力現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的增多，對(duì)于各種數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控的要求也日益嚴(yán)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(cè)，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(duì)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(gè)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(duì)于集中式控制系統(tǒng)而言的一種新型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，它是在集中式控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展、演變而來(lái)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(shí)現(xiàn)方法上卻完全不同。

　　對(duì)于DCS的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，它必須滿足實(shí)時(shí)性的要求，即在確定的時(shí)間限度內(nèi)完成信息的傳送。這里所說(shuō)的“確定”的時(shí)間限度，是指在無(wú)論何種情況下，信息傳送都能在這個(gè)時(shí)間限度內(nèi)完成，而這個(gè)時(shí)間限度則是根據(jù)被控制過(guò)程的實(shí)時(shí)性要求確定的。因此，衡量系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)性能的指標(biāo)并不是網(wǎng)絡(luò)的速率，即通常所說(shuō)的每秒比特?cái)?shù)，而是系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性，即能在多長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)確保所需信息的傳輸完成。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)還必須非常可靠，無(wú)論在任何情況下，網(wǎng)絡(luò)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(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。為了滿足系統(tǒng)擴(kuò)充性的要求，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上可接入的最大節(jié)點(diǎn)數(shù)量應(yīng)比實(shí)際使用的節(jié)點(diǎn)數(shù)量大若干倍。這樣，一方面可以隨時(shí)增加新的節(jié)點(diǎn)，另一方面也可以使系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行于較輕的通信負(fù)荷狀態(tài)，以確保系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性。在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，各個(gè)節(jié)點(diǎn)的上網(wǎng)和下網(wǎng)是隨時(shí)可能發(fā)生的，特別是操作員站，這樣，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)會(huì)經(jīng)常進(jìn)行，而這種操作絕對(duì)不能影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，因此，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該具有很強(qiáng)在線網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)功能。

　　其次，這是一種完全對(duì)現(xiàn)場(chǎng)I/O處理并實(shí)現(xiàn)直接數(shù)字控制功能的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。一般一套DCS中要設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)I/O控制站，用以分擔(dān)整個(gè)系統(tǒng)的I/O和控制功能。這樣既可以避免由于一個(gè)站點(diǎn)失效造成整個(gè)系統(tǒng)的失效，提高系統(tǒng)可靠性，也可以使各站點(diǎn)分擔(dān)數(shù)據(jù)采集和控制功能，有利于提高整個(gè)系統(tǒng)的性能。DCS的操作員站是處理一切與運(yùn)行操作有關(guān)的人機(jī)界面功能的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。

　　第一部分：功能需求

　　1、 根據(jù)提供的結(jié)構(gòu)示意圖，選擇相應(yīng)產(chǎn)品，端口數(shù)符合系統(tǒng)實(shí)際需求，網(wǎng)絡(luò)要求冗余;

　　2、 距離較遠(yuǎn)的站點(diǎn)及各機(jī)組子系統(tǒng)之間的級(jí)聯(lián)需要使用多模光纖;

　　3、 星型或環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

　　第二部分：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/P>

　　大唐發(fā)電是中國(guó)大型獨(dú)立發(fā)電公司之一，截至2007年年底，已投產(chǎn)發(fā)電設(shè)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)。控制站、數(shù)據(jù)服務(wù)器、操作站和工程師站等之間采用恒啟管理型交換機(jī)進(jìn)行連接。

　　在該DCS中，解決方案特點(diǎn)包括：

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

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

　　3. 通過(guò)RingOn功能，環(huán)網(wǎng)自愈時(shí)間小于15ms，從而保證網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)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(guò)Email發(fā)送，提供操作員實(shí)時(shí)報(bào)警信息。

　　6. 強(qiáng)抗電磁干擾能力

　　基本拓?fù)鋱D

　　3、 管理型交換機(jī)功能說(shuō)明

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

　　2) 電口自動(dòng)識(shí)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(shù)，網(wǎng)絡(luò)中斷恢復(fù)時(shí)間小于300ms;

　　5) Trunking高速主干冗余技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)中斷恢復(fù)時(shí)間小于10 ms;

　　6) 具有VLAN、QoS、速率限制、端口安全、出錯(cuò)報(bào)警等管理功能;

　　7) 緊固型尺寸，釘軌或面板安裝;

　　8) 工業(yè)級(jí)別EMC、CE標(biāo)識(shí)，UL508工業(yè)控制設(shè)備認(rèn)證;

　　9) c-UL認(rèn)證， C22.2 CSA No.14-M91，工業(yè)控制設(shè)備認(rèn)證。

4、 IntraVUETM網(wǎng)絡(luò)管理軟件功能說(shuō)明

　　1) 獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)分析軟件;

　　2) 提供實(shí)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)圖;

　　3) 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)圖非常靈活多樣;

　　4) 實(shí)時(shí)記錄所有網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題;

　　5) 網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)用多種顏色標(biāo)明，一目了然;

　　6) 監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)帶寬的使用率;

　　7) 自動(dòng)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的連接及斷開(kāi);

　　8) 可以作為主機(jī)，以便其他設(shè)備看到實(shí)實(shí)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)圖。

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

　　7、 低壓交、直流冗余供電，使用方便，可靠性高;

　　8、 長(zhǎng)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(jià)比極具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。