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?,無論在任何情況下,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(jié)構(gòu)。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(gòu)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(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。
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)。控制站、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。