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供稿單位：SIEMENS-西門子自動化與驅(qū)動集團(tuán)工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò)

行業(yè)特點(diǎn) 
    工業(yè)以太網(wǎng)火力發(fā)電站中可以應(yīng)用的領(lǐng)域較多，從廠級管理系統(tǒng)至主、輔機(jī)系統(tǒng)至就地執(zhí)行設(shè)備的連接網(wǎng)絡(luò)，都可以提出基于工業(yè)以太網(wǎng)的解決方案。一般一個新建電廠的自動化管理系統(tǒng)中，應(yīng)包括： 
MIS廠級管理系統(tǒng) 
SIS生產(chǎn)實(shí)時信息系統(tǒng) 
DCS主機(jī)分散控制系統(tǒng) 
包含水、煤、灰三部分的輔機(jī)控制系統(tǒng) 
脫硫系統(tǒng) 
以及工業(yè)電視系統(tǒng) 
    由于MIS廠級管理系統(tǒng)對數(shù)據(jù)實(shí)時性要求較低，較少涉及工業(yè)以太網(wǎng)解決方案。其他系統(tǒng)均可以使用工業(yè)以太網(wǎng)設(shè)備來構(gòu)建通訊平臺。依據(jù)不同系統(tǒng)對系統(tǒng)可用性需求的高低，可以采用不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類型的網(wǎng)絡(luò)方案。統(tǒng)一的通訊平臺更為工業(yè)電視與控制網(wǎng)絡(luò)多網(wǎng)合一帶來了可能性。 
    火力發(fā)電站自動化控制中，以輔機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用最為成熟，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。在此以一個典型的輔網(wǎng)系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范來舉例說明:
    全廠輔控集中監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用冗余星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以光纖以太網(wǎng)作為信息傳遞和數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿襟w，中心交換機(jī)連接操作員站、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、各控制系統(tǒng)及SIS等。 
    水系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)較為復(fù)雜，設(shè)立水系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)控制中心。使用雙星型冗余結(jié)構(gòu)光纖以太網(wǎng)，通過以太網(wǎng)光纖交換機(jī)上的冗余通訊口連接本系統(tǒng)內(nèi)各個程控系統(tǒng)，并通過冗余光纖接口連接全廠輔控集中監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)在機(jī)爐集中控制室集中監(jiān)視和控制。中心交換機(jī)連接操作員站、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、各控制系統(tǒng)及全廠輔助車間集中監(jiān)控系統(tǒng)等。水網(wǎng)各程控系統(tǒng)含：凝結(jié)水、工業(yè)廢水、化水處理、循環(huán)水、制氫等系統(tǒng)其他系統(tǒng)連接使用雙星型冗余結(jié)構(gòu)光纖，通過冗余光纖接口連接全廠輔控集中監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)包含：輸煤程控、電除塵、除渣、空壓站及其他系統(tǒng)。
　　交換機(jī)應(yīng)是工業(yè)級設(shè)計，標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌按裝，必須能夠直接安裝在控制柜內(nèi)；所有交換機(jī)應(yīng)具有高的防護(hù)等級、抗震、抗電磁干擾設(shè)計;所有交換機(jī)應(yīng)能接受冗余供電；應(yīng)能支持多種診斷功能，必須內(nèi)置WEB服務(wù)器以及MIB數(shù)據(jù)庫以方便網(wǎng)絡(luò)管理和診斷；應(yīng)能支持虛擬子網(wǎng)劃分（VLAN），確保系統(tǒng)的安全性。
網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

    根據(jù)需求，全網(wǎng)采用雙星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所有服務(wù)器、操作員站及PLC均分別連接至兩個互為冗余的網(wǎng)絡(luò)。雙星型網(wǎng)絡(luò)既通過雙網(wǎng)滿足了冗余需要，同時以星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)保持了輔機(jī)網(wǎng)絡(luò)所需的通訊層次結(jié)構(gòu)。
    由于全網(wǎng)特別是水網(wǎng)部分I/O點(diǎn)數(shù)量龐大，在水網(wǎng)控制中心使用SCALANCE X400系列交換機(jī)以千兆光纖接口上聯(lián)，將分布式數(shù)據(jù)集中采集至水網(wǎng)服務(wù)器后上傳至輔網(wǎng)中心。由于輔網(wǎng)與SIS系統(tǒng)在電廠信息系統(tǒng)規(guī)劃上分屬兩個子網(wǎng)，且連接帶寬要求較高。輔網(wǎng)控制中心使用SCALANCE X400系列交換機(jī)，以千兆接口連接SIS系統(tǒng)，并通過路由功能完成與SIS系統(tǒng)間網(wǎng)絡(luò)的橋接。其他各子系統(tǒng)使用SCALANCE X200系列交換機(jī)，以光纖連接水網(wǎng)中心或輔網(wǎng)中心交換機(jī)，較復(fù)雜的子系統(tǒng)內(nèi)部交換機(jī)以HSR冗余環(huán)形式連接，增強(qiáng)子系統(tǒng)內(nèi)多個站點(diǎn)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的可靠性。 HSR冗余環(huán)保證在300ms內(nèi)完成對故障斷點(diǎn)的冗余保護(hù)。
　　以各子系統(tǒng)為單位通過VLAN，將系統(tǒng)間的控制信息隔離。確保操作員站訪問權(quán)限限定在本系統(tǒng)，且在調(diào)試階段隔離了設(shè)備故障造成的廣播風(fēng)暴。各交換機(jī)管理信息，可通過OPC server的方式集成在管理平臺中，提供簡便的維護(hù)方式。

方案利益 
雙星型的冗余網(wǎng)絡(luò)連接輔網(wǎng)中心及各個子系統(tǒng) 
水網(wǎng)設(shè)立控制中心，將水網(wǎng)各系統(tǒng)數(shù)據(jù)集中，逐級上傳 
與SIS系統(tǒng)間安全的高速連接 
通過VLAN將各子系統(tǒng)安全隔離 
簡便快捷的維護(hù)方式 
卡軌安裝涉及、適合控制柜安裝及惡劣環(huán)境。

　　通過工業(yè)以太網(wǎng)構(gòu)建的輔機(jī)控制系統(tǒng)，將獨(dú)立分散的控制系統(tǒng)連接起來，避免了“信息孤島”現(xiàn)象。更加有效的將PLC+上位機(jī)的控制技術(shù)應(yīng)用到電站輔機(jī)系統(tǒng)中，使整個系統(tǒng)安全可靠，方便的在上位機(jī)上對就地設(shè)備進(jìn)行控制。從而避免了的諸如運(yùn)行人力成本較高、難于管理、設(shè)備投資巨大等問題。實(shí)現(xiàn)了輔助車間集中控制，為全場自動控制集中監(jiān)控提供了前提。開放的以太網(wǎng)平臺，為輔機(jī)控制系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的集成提供了方便，使“一網(wǎng)到底”、“多網(wǎng)合一”的解決方案提供了實(shí)現(xiàn)的可能性。