大唐韓城第二發(fā)電有限責(zé)任公司陜西韓城龍門(mén)陣韓城二電 李 銘

大唐韓城第二發(fā)電有限責(zé)任公司OVATION網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及維護(hù)經(jīng)驗(yàn)

大唐韓城第二發(fā)電有限責(zé)任公司陜西韓城龍門(mén)陣韓城二電 李 銘

Ovation分散控制系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)多個(gè)火力發(fā)電機(jī)組，雖普及較廣，維護(hù)人員對(duì)于出廠就設(shè)置好的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)仍舊十分生疏，在出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)無(wú)從下手或者盲目工作造成不可挽回的后果。本文通過(guò)對(duì)典型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)講解引出Ovation網(wǎng)絡(luò)典型配置結(jié)構(gòu)配置及網(wǎng)絡(luò)配置原則，提出日常運(yùn)行期間注意事項(xiàng)，以期能夠?yàn)槠渌麊挝坏耐?lèi)型控制系統(tǒng)維護(hù)和檢修提供借鑒。

Ovation；網(wǎng)絡(luò)；結(jié)構(gòu)；配置原則；注意事項(xiàng)

1 通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)介紹

通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：是指網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)設(shè)備之間相互連接的方式。常用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有三種：星型、環(huán)型、總線(xiàn)型。

1.1 星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

星形網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)中的各站有主、從之分。處于中心位置的主節(jié)點(diǎn)稱(chēng)為主站，分布于各處的節(jié)點(diǎn)為從站，任何兩個(gè)站之間的通信都必須通過(guò)主站。因此，主站的信息吞吐量大，數(shù)據(jù)處理與存貯量要求也大，需要功能較強(qiáng)的硬、軟件設(shè)備組成。但可靠性較低，如果主站出現(xiàn)故障，將影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通信。

1.2 總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)是以一條開(kāi)環(huán)的無(wú)源通信電纜作為高速公路。所有的站都通過(guò)相應(yīng)的硬件接口掛到總線(xiàn)上。各站的功能可以有主從之分，也可以不分主從站。這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于擴(kuò)展，可靠性高，某一個(gè)站的故障不致影響其它站的工作(無(wú)主從結(jié)構(gòu)方式下)。另外，這種結(jié)構(gòu)易于實(shí)現(xiàn)通信線(xiàn)路冗余，安裝費(fèi)用較低。因此，總線(xiàn)形結(jié)構(gòu)的應(yīng)用最為普遍。

1.3 環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

環(huán)形網(wǎng)絡(luò)各個(gè)站都有各自的接口電路掛到一個(gè)首尾相連的環(huán)形總線(xiàn)上。環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下的通信控制不采用集中控制方式，而是由網(wǎng)上各個(gè)站平等地行使通信控制權(quán)，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，能自動(dòng)旁路信息，而不影響信息的傳遞。因而，環(huán)形網(wǎng)上各站的硬軟件相對(duì)要復(fù)雜些。環(huán)形網(wǎng)便于實(shí)現(xiàn)高可靠性通信，也易于設(shè)置冗余的通信線(xiàn)路，但擴(kuò)展性能不象總線(xiàn)形方便。

除了上述三種基本結(jié)構(gòu)外，還有樹(shù)形結(jié)構(gòu)、網(wǎng)形結(jié)構(gòu)以及以三種基本結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的復(fù)合形結(jié)構(gòu)。

2 Ovation網(wǎng)絡(luò)介紹

西屋公司ovation系統(tǒng)采用國(guó)際上通用的全冗余網(wǎng)絡(luò)，嚴(yán)格遵循ANSI標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3。它使用的FDDI網(wǎng)絡(luò)環(huán)形距離最大為200km，可連接站點(diǎn)數(shù)達(dá)500個(gè)之多。其特有的雙環(huán)技術(shù)支持雙環(huán)的備份，即在正常情況下，只有主環(huán)(Primary Ring)在工作，另一環(huán)作備份(Backup Ring)，當(dāng)主環(huán)發(fā)生故障時(shí)備份環(huán)能及時(shí)啟動(dòng)，保證FDDI網(wǎng)絡(luò)繼續(xù)運(yùn)行，用戶(hù)網(wǎng)絡(luò)傳輸因而不受影響，大大提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

3 韓二Ovation網(wǎng)絡(luò)配置介紹

韓城二電二期OVATION系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備采用Cisco公司的快速以太網(wǎng)交換機(jī),網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用的是單層、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的對(duì)等結(jié)構(gòu)冗余100Mbps的一體化的快速以太網(wǎng)。

本工程兩臺(tái)機(jī)組共配置了7（單元機(jī)組網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)）×2+2（核心交換機(jī)）±2（公用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)）冗余交換機(jī)。

兩臺(tái)機(jī)組及公用系統(tǒng)DCS設(shè)置3個(gè)獨(dú)立的雙環(huán)網(wǎng)，每臺(tái)機(jī)組一個(gè)環(huán)網(wǎng)，公用系統(tǒng)一個(gè)環(huán)網(wǎng)。DCS公用系統(tǒng)分別連入兩臺(tái)單元機(jī)組DCS網(wǎng)絡(luò)。單元機(jī)組操作員站均可對(duì)公用系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)設(shè)有閉鎖手段，確保在同一時(shí)刻，只能由一臺(tái)機(jī)組的DCS實(shí)現(xiàn)對(duì)公用系統(tǒng)的設(shè)備的控制。

4 Ovation網(wǎng)絡(luò)配置原則及注意事項(xiàng)

4.1 Ovation交換機(jī)分類(lèi)

Root Switch (Cisco 2950) – 1X00093Gxx

Fan-out Switch (Cisco 2950) – 1X00093Gxx

IP Traffi c Switch (Cisco 2950) – 1X00093Gxx

Core Switch (Cisco 3550, router switch) – 1X00105Gxx4.2 IOS和交換機(jī)配置文件

IOS (Intranet Operating System, 由Cisco開(kāi)發(fā), 管理交換機(jī))交換機(jī)配置文件 (Emerson根據(jù)特定的IOS對(duì)交換機(jī)進(jìn)行特殊配置) 。

要注意的是，如果交換機(jī)出現(xiàn)問(wèn)題我們一定不能直接插上使用，Ovation網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)必須經(jīng)過(guò)配置才能使用，使用端口也需要配置，否則會(huì)產(chǎn)生意想不到的后果。

4.3 Ovation 與輔助網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接

打印機(jī)、GPS等設(shè)備可以直接掛接在 IP only 端口。

4．3．1 現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng) (Field LAN)

我們一般把需要和 Ovation 系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)的現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)稱(chēng)之為 Field LAN，例如 PLCs, Modbus TCP/ IP 通訊，GE Mark V/VI 通訊等。這些外部連接需要采用路由器來(lái)實(shí)現(xiàn)Ovation 網(wǎng)絡(luò)和外部連接之間的物理隔離，并只能連接至Ovation 交換機(jī)中的 IP 口。可以通過(guò)設(shè)置路由器通行列表的方式來(lái)拒絕非法的訪問(wèn)。

4．3．2 廠級(jí)網(wǎng) (Plant LAN)

Ovation 系統(tǒng)和 SIS/MIS 廠級(jí)網(wǎng)的連接原則是：用一臺(tái) Ovation 系統(tǒng)內(nèi)的站（例如 OPC Server, ODBC Server或 WAVE Server）作為數(shù)據(jù)交換服務(wù)器與廠級(jí)網(wǎng)建立數(shù)據(jù)交換通道，數(shù)據(jù)服務(wù)器站需要配置兩組網(wǎng)口，其中一組網(wǎng)口連接 Ovation 網(wǎng)絡(luò)，另外一組網(wǎng)口專(zhuān)用于 SIS/MIS 數(shù)據(jù)傳輸。這兩組網(wǎng)口采用獨(dú)立的網(wǎng)段以實(shí)現(xiàn)軟件隔離。在與 MIS/SIS 連接的出口處，用路由器實(shí)現(xiàn)物理隔離。

4.4 Ovation 網(wǎng)絡(luò)地址配置原則

在網(wǎng)絡(luò)中每臺(tái)TCP/IP主機(jī)都要有一個(gè)唯一的邏輯IP地址標(biāo)識(shí)。在Internet中定義了5 類(lèi)地址。其中A 類(lèi)、B類(lèi)、C類(lèi)地址用于指派TCP/IP節(jié)點(diǎn)。A類(lèi)地址為大型網(wǎng)絡(luò)而提供，B 類(lèi)地址為大中型網(wǎng)絡(luò)而提供，C 類(lèi)地址為小型網(wǎng)絡(luò)提供。 C 類(lèi)地址由4 個(gè)8 位數(shù)組組成，其中第1 、2、3個(gè)8位數(shù)組作為網(wǎng)絡(luò)號(hào)，最后一個(gè)8 位數(shù)組作為網(wǎng)絡(luò)主機(jī)號(hào)。Ovation系統(tǒng)目前采用網(wǎng)絡(luò)的IP地址是C 類(lèi)地址。

每個(gè)Ovation 系統(tǒng)的LAN 網(wǎng)通常分配512 個(gè)C 類(lèi)地址，最后8 位用于系統(tǒng)中的站（Drop），并與站號(hào)一致。系統(tǒng)中的子網(wǎng)掩碼目前建議設(shè)為 255.255.254.0。

IP地址的一般規(guī)則為：192.168.X.站號(hào)，其中X 是子網(wǎng)號(hào)，范圍（1-63），且為偶數(shù)，連接交換機(jī)或非Ovation 站使用奇數(shù)IP地址。

4.5 Ovation 網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)流

OVATION 分散控制系統(tǒng)每條網(wǎng)絡(luò)最多掛254 節(jié)點(diǎn)，傳輸速度100Mb/s。其中各節(jié)點(diǎn)由各自的網(wǎng)絡(luò)號(hào)（節(jié)點(diǎn)號(hào)），各自的網(wǎng)絡(luò)接口，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)接發(fā)數(shù)據(jù)，協(xié)調(diào)各自的工作來(lái)完成DCS 的整體工作。其中控制對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)信號(hào)（溫度、壓力、流量、水位、設(shè)備裝態(tài)等）經(jīng)由I/O 模塊轉(zhuǎn)化為數(shù)字量傳至控制器，放置于存儲(chǔ)器，形成一個(gè)與現(xiàn)場(chǎng)的過(guò)程量一致且能一一對(duì)應(yīng),而且安實(shí)際運(yùn)行情況改變的和更新的現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程量的影相,還將實(shí)時(shí) 數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送到操作員站、工程師站，實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)范圍的監(jiān)督和控制。并接收操作員站、工程師站下發(fā)的信息、指令，通過(guò)I/O模塊進(jìn)行輸出至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)回路控制和邏輯控制；也可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、回路控制。操作員站是與一切與運(yùn)行操作功能的人機(jī)界面。便于運(yùn)行人員實(shí)時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)、當(dāng)前值是否異常情況，輸出指令進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制從而保證生產(chǎn)過(guò)程的安全、可靠。工程師站提供了DCS系統(tǒng)的組態(tài)、配置工作的軟件，DCS系統(tǒng)的在線(xiàn)運(yùn)行，監(jiān)視各個(gè)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行情況，并及時(shí)調(diào)整系統(tǒng)配置和系統(tǒng)參數(shù)配置（如自動(dòng)調(diào)節(jié)的P、I、D的參數(shù)等），使系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行在最佳工作狀態(tài)。

5 現(xiàn)場(chǎng)常見(jiàn)問(wèn)題

5.1 接線(xiàn)錯(cuò)誤

控制器網(wǎng)線(xiàn)接至交換機(jī)擴(kuò)展端口(Fan-out)或 IP 端口

擴(kuò)展交換機(jī)接至 Ovation drop 端口

G10 交換機(jī)接至 Root/Backup Root IP 端口

G01 交換機(jī)第1、2口接至 Root/Backup Root IP 端口

將 IP only 設(shè)備接至Ovation drop端口或擴(kuò)展端口(fanout)

隨意在交換機(jī)上掛接其它網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

5.2 配置錯(cuò)誤

使用未經(jīng)配置的交換機(jī)

使用未經(jīng)Emerson測(cè)試的 IOS 版本

IOS 與配置文件不匹配

主、備交換機(jī)配置不匹配

人為更改配置文件

上述錯(cuò)誤在實(shí)際工作中無(wú)典型的故障表現(xiàn)，一般多表現(xiàn)為控制器/人機(jī)接口機(jī)無(wú)法聯(lián)網(wǎng)，也有出現(xiàn)過(guò)可以正常使用，但是端口有錯(cuò)誤包累計(jì)，有引發(fā)網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴的風(fēng)險(xiǎn)。所以以上常見(jiàn)問(wèn)題值得注意，工作時(shí)嚴(yán)格把關(guān)。

[1]《Ovation user's manual V1．7》 艾默生公司資料．

[2]徐鋒,等．流行組網(wǎng)案例大全[M]．重慶出版社．