張金明 李魏巍 王世穎

摘要：西氣東輸二線和三線GE壓縮機(jī)組控制系統(tǒng)中，均采用HIMA F35CPU作為安全PLC，均是采用兩塊CPU，分為A、B兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)，HIMA F35CPU處于安全考慮，兩塊CPU之間會判斷通信狀態(tài)，通訊中斷時(shí)會觸發(fā)壓縮機(jī)組停機(jī)，HIMA F35CPU通過網(wǎng)絡(luò)或總線與機(jī)組過程PLC通訊。

關(guān)鍵詞：壓縮機(jī);控制系統(tǒng);網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?堆疊技術(shù)

在壓縮機(jī)組實(shí)際運(yùn)行過程中，HIMA F35CPU本身故障率較低，但由于網(wǎng)絡(luò)通信中斷導(dǎo)致的故障停機(jī)次數(shù)較多，尤其是西氣東輸三線GE機(jī)組控制網(wǎng)絡(luò)中，HIMA A網(wǎng)絡(luò)與HIMA B網(wǎng)絡(luò)之間的通信是通過四臺機(jī)組總的匯聚交換機(jī)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)匯聚交換機(jī)或?qū)?yīng)HIMA網(wǎng)絡(luò)的端口或網(wǎng)線故障時(shí)，會同時(shí)觸發(fā)四臺壓縮機(jī)組停機(jī)，導(dǎo)致單站失效的嚴(yán)重后果，設(shè)計(jì)不合理。

以西氣東輸三線嘉峪關(guān)站GE電驅(qū)機(jī)組控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇槔▓D1）。

針對此現(xiàn)象，對現(xiàn)有各類網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行對比分析，最終確定采用堆疊技術(shù)構(gòu)建全冗余交換機(jī)系統(tǒng)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)或設(shè)備出現(xiàn)故障，都可以保證正常通訊，可以有效的解決目前GE壓縮機(jī)組網(wǎng)絡(luò)存在的缺陷。

堆疊技術(shù)簡介：又被稱為集群交換機(jī)系統(tǒng)（簡稱為CSS或堆疊），是將幾臺交換機(jī)通過專用的堆疊線纜鏈接起來，對外呈現(xiàn)為一臺邏輯交換機(jī);多臺設(shè)備間冗余、備份，提高系統(tǒng)的可靠性。

堆疊實(shí)現(xiàn)方式：交換機(jī)A和交換機(jī)B端口互聯(lián);通過指令使端口使能，確定優(yōu)先級;重新上電后，堆疊將自動(dòng)組建完成。（圖2）

優(yōu)化后的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲校恳粚蛹壍慕粨Q機(jī)都有兩根交叉互聯(lián)網(wǎng)線，壓縮機(jī)組控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)或設(shè)備出現(xiàn)故障，都可以保證機(jī)組正常通訊。（圖3）

兩臺交換機(jī)堆疊后在物理鏈路中等效為一臺交換機(jī)，等效后的拓?fù)鋱D是樹形結(jié)構(gòu)，不會出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴和數(shù)據(jù)阻塞現(xiàn)象，保證了數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性。

對嘉峪關(guān)三線機(jī)組控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浯_定后，現(xiàn)場重新布線和安裝交換機(jī)，并對所有交換機(jī)配置進(jìn)行修改，全部優(yōu)化完畢后進(jìn)行了測試：

①機(jī)組交換機(jī)一臺故障，或某處網(wǎng)線松動(dòng);

②匯聚交換機(jī)一臺故障，或某處網(wǎng)線松動(dòng);

③核心交換機(jī)一臺故障，或某處網(wǎng)線松動(dòng)。

幾種情況下機(jī)組通訊均正常，機(jī)組控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了完全冗余，壓縮機(jī)組控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)或設(shè)備出現(xiàn)故障，都可以保證機(jī)組正常通訊。徹底消除了通信對機(jī)組正常運(yùn)行的影響，保證了壓縮機(jī)組的平穩(wěn)運(yùn)行。

對比各類網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)：總線型、樹形、網(wǎng)狀、星型，環(huán)型;目前主流控制網(wǎng)絡(luò)仍然是級聯(lián)樹狀結(jié)構(gòu)，將網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)堆疊新技術(shù)與樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相結(jié)合，可以使網(wǎng)絡(luò)在物理鏈路上簡化為簡單樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，樹形的通信線路總長度短，成本較低，節(jié)點(diǎn)易于擴(kuò)充，尋找路徑比較方便，比網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)簡單;但同時(shí)規(guī)避了樹形結(jié)構(gòu)任一節(jié)點(diǎn)或其相連的線路故障都會使系統(tǒng)受到影響的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了全網(wǎng)絡(luò)的冗余，并且避免了其它結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴和數(shù)據(jù)阻塞情況。

優(yōu)化后的網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行一年左右，通信狀況良好，未在出現(xiàn)因?yàn)橥ㄐ艈栴}導(dǎo)致的機(jī)組故障停機(jī)，為西氣東輸在壓縮機(jī)控制網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化提供了很好的方向，現(xiàn)在已經(jīng)在西氣東輸二三線其他站場開始推廣。

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