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    作者簡介：

    王琪（1979-），上海人，學士，工程師，主要研究方向為工業自動化與網絡設備。

    摘要:本文介紹TSC系列工業級以太網交換機在邢鋼能源管控系統中的應用，結合具體需求詳細介紹了工業級以太網的組網技術方案。

    關鍵詞：邢鋼；能源管控系統；TSC

    隨著全球節能減排呼聲的日益高漲，冶金行業作為降排的重點行業走在了這場綠色革命的風口浪尖。今年年初，國家確定了40個重點能源管控改造和新建項目，邢鋼能源管控就是其中的一個。

    下面簡單介紹一下這個項目的情況。

    1 邢鋼能源管控系統網絡工程背景、業務簡介

    1.1邢鋼能源管控系統網絡工程概況

    邢鋼能源管控系統網絡工程主要是對邢鋼新增能源管控系統網絡部分進行新建，為了在網絡建成后建立安全、穩定、可靠的網絡系統。在設計原則上，傳輸層實現1000M光纖的環網設計。在核心層和傳輸層的連接上，采用1000M光纖連接，從而保證網絡的可靠、穩定性。在接入層的連接上采用100M連接。

    1.2網絡系統需求

    (1）網絡基礎平臺：滿足能源管控、數據采集、工業視頻監控、視頻會議及語音傳輸需求，滿足邢鋼未來應用系統的應用：ERP\MES\等應用系統。

    (2）匯聚層采用千兆環網技術，接入層采用環網與星型相結合，交換機通信采用千兆、百兆到桌面。要求高速、高可靠性、高擴展性。

    (3)提供網絡管理平臺，能夠有效監控、管理網絡中的交換設備，以及對整個網絡的健康狀態進行實時監控。

    (4）提供本次網絡平臺的網絡安全系統方案，結合邢鋼現有網絡系統和安全策略進行設計，確保網絡安全，如：網絡病毒防護體系，數據通信檢測、訪問控制等，減少因病毒和其他安全隱患造成的網絡異常。

    (5）布線系統：包括廠區主干光纜線路設計、實施，光纜全部使用單模光纖。

    (6）匯聚層：機房設計與建設，環線路由設計與實施。

    (7）匯聚層故障切換時間小于50ms；接入層如采用環網故障切換時間小于50ms。

    (8）匯聚層與核心層要求統一考慮方案，接入層根據邢鋼提供的采點情況二期設計。

    2 方案具體說明

    2.1邢鋼能源管控系統網絡工程具體說明

    邢鋼能源管控系統傳輸網采用接入——匯聚——核心架構。其中核心層由兩臺中心交換機組成，通過熱備思想實現核心網絡冗余；核心層設備和匯聚層通過1000M光纖互聯，匯聚層由8臺設備組成1000M工業環網以實現主干鏈路對鏈路故障的毫秒級自愈，在網絡節點較多的環境同時使用環網上聯節點交換機做進一步匯聚；接入層之間，接入層到匯聚層之間采用1000M上聯，上聯采用星形接入。網絡拓撲如圖1所示。

                     

                                              圖1 網絡拓撲圖

    根據邢鋼能源管控系統網絡工程現場環境和需求的要求，特選用卓越TSC生產的工業以太網交換機，具體說明如下。 

    2.1.1工業環形主干網絡

    主干鏈路主要由8臺匯聚交換機構建的千兆環網以及環網上聯節點交換機構成。接入層交換機通過星形網絡接入到主干鏈路。

    2.1.2終端接入層互聯

    在終端接入層互聯上，通過1000M光纖或是1000Base-TX級聯。在下聯的PLC和終端設備上，通過100M電口連接。

    2.2工業以太網交換機在該能源管控系統網絡中的實施優勢

    通過對該能源管控系統現有網絡的分析和對穩定性、冗余性、可靠性的保證，在設計中采用工業以太網交換機來滿足此次網絡設備的網絡架構。

    工業以太網在該能源管控系統網絡中優勢說明如下。

    2.3.1網絡整體架構

    整體骨干網絡按照實際應用的需求構建成為1000M冗余環網。冗余環網組網方式是工業網絡組網的方式，如果選用民用交換機是不能真正實現環網設計的。

    2.3.2環網技術上

    民用以太網交換機在組建網絡時，采用的是星型拓撲結構，而不能實現真正意義的環網設計。其應用的技術為STP（生成樹協議）/RSTP（快速生成樹協議）/MSTP等。此技術為防止出現交換機的環網而產生的避免技術，而非真正的環網結構。而且此種避免環網方法，故障切換時間STP 為50秒；RSTP， MSTP為5~10秒。

    工業以太網交換機，如：TSC產品，采用Supreme-ring組網技術，此技術為專門針對工業以太網實現的環形拓撲結構，同時此拓撲結構為真正的環網設計。在故障切換中，可實現小于20毫秒的切換。

    2.3.3鋼鐵行業要求

    在鋼鐵行業要求上，要求以太網傳輸介質、傳輸設備等，都要求有很強防護等級和抗干擾能力，而普通民用以太網交換機是不能完美實現的。

    2.3.4鋼鐵廠內的要求

    如今的鋼鐵廠生產都是工業自動化環境。針對此項目要求，采用工業以太網交換機要比民用交換機有更大的優勢。如：惡劣環境的支持、穩定性的保證、設備保質期的保證等。

    3 結語

    工業以太網的誕生是為了解決工業級現場環境惡劣，普通民用設備無法滿足應用需求的問題。但隨著企業對數據傳輸可靠性的要求越來越高，工業級以太網產品在工業網絡建設過程中開始扮演越來越重要的角色；與此同時，工業級設備的卓越表現也得到了越來越多人的認可。相信在不遠的將來，工業級以太網將會更快地擴展其應用領域，為國家經濟建設貢獻更多力量。