工厂计算机网络三网合一技术在克拉玛依项目上的应用

张 帆，杜 洁，吴 振，王 钊，王 挺

（北京机械工业自动化研究所，北京 100120）

1 项目背景

应用了计算机网络三网合一技术的克拉玛依石油化工工业园区废水处理工程是克拉玛依市的重点环保工程项目，其任务为收集该工业园区的废水并进行处理，使出水水质达到一级A标准。经过激烈竞争，该废水处理工程的自控仪表系统项目由自控中心中标，签订了本项目合同，合同额为2100万元。在克拉玛依石油化工工业园区废水处理工程中，我们承担的任务为：自控、仪表、计算机管理及视频监控系统的设计、制造、安装、调试、现场投运、培训用户等。

2 项目及方案简介

克拉玛依石油化工工业园区废水处理工程的废水日处理能力为5万吨，废水处理采用A/A/O除磷脱氧工艺，污泥处理采用机械浓缩脱水工艺，主要处理工段包括：机械处理段、生物处理段、污泥脱水处理段、回用水处理段。

我们设计和提供了一套由计算机、现场仪表、PLC、以太光纤环网、Profibus-DP/Modbus现场总线及工业视频监控系统组成的多级、开放、模块化、实时多任务的集散型可扩展的的数据采集和监控系统的完整解决方案。根据本工程控制点和监视点量大且分散分布在工业园区几公里范围内的特点，本系统设计采用了新型的网络结构，通过高速工业以太光纤环网将控制网络、工业视频网络与工厂计算机综合网络三网合一，具有结构简单造价低、安装调试周期短、通讯速度快、运行稳定可靠、维护方便等优点。

3 项目的技术难度水平和技术特点

3.1 项目所遇技术问题

在克拉玛依石油化工工业园区废水处理工程中遇到如下问题：

1）如何解决带以太网口的现场站PLC和带PROFIBUS总线的现场设备之间的通讯问题？

2）如何解决变电所计算机和三个变电所带MODUBUS接口的高、低压设备之间的远距离通讯问题？

3）如何满足长距离传输时，主干控制网络对于传输速率的要求？

4）如何实现现有网络中控室计算机对现场设备的视频管理？

5）如何确保三网合一后控制系统通讯速率在网络传输的数据量大时不受影响？

3.2 项目解决措施

根据技术上面问题，我们做出如下解决措施：

1）通过网关设备将现场设备的PROFIBUS总线协议转换为现场站PLC可以识别的工业以太网协议，从而解决现场站PLC和带PROFIBUS总线的现场设备 之间的通讯问题。这种PLC联接现场总线的方式可以使PLC选型配置更加灵活，成本会大大降低。

2）通过通讯管理机、光纤收发器、熔纤盒以及光纤完成将变电所高低压设备的MODUBUS信号转换成以太网信号并远距离传输给变电所计算机的功能。

3）在园区内采用千兆光纤环网，以满足长距离传输时，控制网络对于传输速率的要求。同时还能防止可能由园区内电力电缆产生的电磁干扰。

4）通过网络视频服务器将现场视频图像转换成数字信号并经以太网传送至中控室。将视频图像转换为数字信号，不但能方便的通过以太网传输，还能在网络的各个节点上接入电脑查看实时视频图像，极大的方便了调试维护。

5）为确保三网合一后控制系统通讯速率在网络传输的数据量大时不受影响，在主干网的交换机为控制系统通讯划分专门的带宽，保证控制主干网的通讯速率在百兆以上，网络通讯性能优于常规的百兆工业以太网。

4 结论

大型自控仪表系统新型网络结构在工程项目中的应用，可以在降低系统造价的同时，提高项目实施的效率和质量。以克拉玛依石油化工工业园区废水处理工程自控仪表系统项目为例，节约项目建设投资约60万元。由于采用新型网络结构方案，使我所的项目投标报价具有竞争力，从而能够中标，得到2100万元的合同。自控中心掌握新型网络方案的结构并在工程中应用，可以在进行系统方案设计时有更多选择，保持我所在行业中的技术领先地位，提高市场竞争力，从而赢得更多的合同。