四种网络拓扑在焦化厂集控系统中的应用.docx

四种网络拓扑在焦化厂集控系统中的应用yangliu导语：介绍了双环网，单环网，双星网和单星网的特点及应用实例，介绍了网络安全预案的编制方法，分析了双环网安全预案的实用价值。摘要：介绍了双环网，单环网，双星网和单星网的特点及应用实例，介绍了网络安全预案的编制方法，分析了双环网安全预案的实用价值。1四种网络拓扑在信息化浪潮席卷全球和全球经济一体化的今天，市场竞争愈加剧烈，利用先进的信息技术建立企业生产信息一体化管理是企业获得竞争优势的必要手段，企业管理要到达国际先进水平，实现企业信息一体化管理是一条必由之路。网络是信息流动的通路，网络拓扑构造的合理性决定了信息流动能否顺畅，也决定了系统的成本。表1是工程上经常应用的四种网络构造的性能比拟。不同的拓扑构造带来不同的性能和成本，合理选择拓扑构造，是控制系统设计的一个重要课题。本文以某焦化工程为例，讨论复杂控制系统网络拓扑的设计。2焦化工程集控系统网络高温炼焦是煤综合利用的重要途径，也是冶金工业的重要组成成分。所谓高温炼焦，就是煤在隔绝空气加热到950-1050，经过枯燥、热解、熔融、黏结、固化、收缩等经过最终得到焦炭。炼焦工艺流程是：由备煤车间送来的配合煤装入煤塔，装煤车按作业计划从煤塔取煤，经计量后装入炭化室内。煤料在炭化室内经过一个结焦周期的高温干馏制成焦炭，再经过熄焦和筛焦按级别储存待运。煤在炭化室干馏经过中产生的荒煤气被冷却，在煤气净化车间经过各种加工最后得到净煤气和各种副产品。炼焦生产控制系统主要由八个子系统组成，分别是备煤、炼焦、焦处理、煤气净化、圆形料场、焦炉除尘、筛焦除尘以及鼓风机系统。这8个系统实现分散控制集中管理的形式进行监控，能够监控厂区内任何一个角落。图1为系统网络。3网络规划原则可靠的网络必须具有三个典型特点：有效地传输流量、提供冗余和故障恢复能力。冗余设计是提高产品安全性，减少由于偶尔误差或用户使用不当而毁坏产品功能可能性的重要手段，图1焦化工程网络规划原则是：有冗余控制器的系统采用双环或双星重要的非冗余系统采用双星网非冗余控制器采用单环网，再偶合到整个系统31双环形备煤、炼焦DCS和焦处理系统都是双CPU冗余系统1CPU冗余，控制网介质冗余，电源冗余，设计成双光纤环网，从每个环上的二个接点分别连接到中控室的两台二层交换机CC01-SWA和CC01-SWB。运行时允许底层交换机网线、交换机和内/外光纤环网同时产生故障。是工业上最高等级的冗余控制系统。保证数据在网络上能够安全、实时的传输。在此双环上的交换机必须是可网管交换机。32单环形圆形料场、焦炉除尘、筛焦除尘、空压站、焦炉装煤、硫氨包装称以及煤气鼓风机系统是单CPU控制系统，它们组成单环网并分别连接到中控室的二层交换机CC01-SWA和CC01-SWB，运行时允许环网有一点断路，能够保证数据安全快速到达。在此单环上的交换机必须是可网管交换机。33双星形煤气净化系统配置两套互为冗余控制器，并且控制器放在中控室的机柜间，考虑到该系统的重要性，直接采用双星电口分别连接到中控室的二层交换机CC01-SWA和CC01-SWB；酚氰废水系统采用双星网络分别连接到中控室的两台二层交换机CC01-SWA和CC01-SWB；在此双星网上的交换机必须是可网管交换机。34单星形自动配煤、煤称重、制冷站等系统从工艺的角度上看都是独立的控制系统，这两个系统提供OPC接口，将此系统通过光纤以单星的方式接入三层交换机CC01-MSWA和CC01-MSWB。4交换机配置工业场合应该采用工业以太网交换机，普通交换机在抗干扰性能、电磁兼容性、可靠性、可用性、BTBF平均无故障时间等方面不能完全适用工业环境的要求，且不能构成高速冗余环网的连接方式。图1网络有四层交换机：1设备层交换机：RS20-0900MMM2SDAP可网管一体化交换机：3个100M多模光口，6个RJ45电口；2二层交换机：CC01-SWA，CC01-SWB：MACH4002-48+4G-L3PHC；1-100M单模光口，7-100M多模光口，40-RJ45电口，支持三层路由；HIPERRing双环网构造；3三层交换机：CC01-MSWA，CC01-MSWB；交换机聚合；4核心交换机：CC01-MSW：MACH4002-48+4G-L3PHC；4-100M多模光口，44-RJ45电口，支持三层路由；交换机聚合；软件采用赫斯曼专用网管软件：HiVisionPCBaseEnterpriseMACH4002系列产品许可证和Ind.HiVision-OperatorEd.50Nodes操作员版5网络安全预案对重要系统采用的单环、双环、双星等冗余设计，网络的安全性基本上得到保证。但可以能发生一些可预见的故障，通过在网络中配置的网络管理软件能够实时监视网络中所有设备、网络端口、网络链路的状态，通过定期检查这些状态，能够保证及时发现故障，及时排除故障。可预见网络故障共有21种，编码见表2：表2今以双环构造故障F12，F13，F14，F15为例进行讲明见图2、表3。6快速生成树RSTP交换网络冗余设计，会产生广播风暴、网络环路等问题，严重时将导致整个网络瘫痪。解决循环连接的方法是生成树STP，作用原理是：STP采取网络环路侦测和预防Networkloopdetectionandprevention措施，以确保任何两个局域网之间只要一条途径，假如存在着多于一条的途径，那么生成树算法将会侦测到环路的发生，并自动选择开销值Cost最低的那条途径作为可使用的途径主链路，而阻断其他途径，将它们作为备用途径备用链路。STP生成树从阻断到转发状态需要经过阻断、监听、学习、转发延迟等阶段，这个阶段大约需要3050s的时间，对于要求高可靠性的网络来，这是不允许的。为了知足关键任务如语音和视频对融合时间的要求，产生了快速生成树协议RSTPIEEE802.1W。RSTP将阻断的端口设置为备用端口，一旦检测到主链路中断，备用端口直接进入转发状态，大大加大收敛速度，使环形拓扑构造融合时间缩短到500ms下面。7结束语一个可靠的集控系统，需要妥善处理网络系统的可靠性和网络系统的成本问题，为此需要根据各个子系统在整个系统中的地位，选择合理的网络拓扑构造，正确选择交换机，并做好网络安全预案。0