大唐韩城第二发电有限责任公司OVATION网络结构及维护经验

2015-03-24大唐韩城第二发电有限责任公司陕西韩城龙门阵韩城二电

电子世界 2015年23期

大唐韩城第二发电有限责任公司陕西韩城龙门阵韩城二电李铭

大唐韩城第二发电有限责任公司陕西韩城龙门阵韩城二电李铭

Ovation分散控制系统已经广泛应用于国内多个火力发电机组，虽普及较广，维护人员对于出厂就设置好的网络结构仍旧十分生疏，在出现问题时无从下手或者盲目工作造成不可挽回的后果。本文通过对典型网络结构讲解引出Ovation网络典型配置结构配置及网络配置原则，提出日常运行期间注意事项，以期能够为其他单位的同类型控制系统维护和检修提供借鉴。

Ovation；网络；结构；配置原则；注意事项

1 通信网络结构介绍

通信网络结构：是指网络中各节点设备之间相互连接的方式。常用的网络结构有三种：星型、环型、总线型。

1.1 星形网络结构

星形网络在网络中的各站有主、从之分。处于中心位置的主节点称为主站，分布于各处的节点为从站，任何两个站之间的通信都必须通过主站。因此，主站的信息吞吐量大，数据处理与存贮量要求也大，需要功能较强的硬、软件设备组成。但可靠性较低，如果主站出现故障，将影响整个网络的通信。

1.2 总线网络结构

总线网络是以一条开环的无源通信电缆作为高速公路。所有的站都通过相应的硬件接口挂到总线上。各站的功能可以有主从之分，也可以不分主从站。这种网络结构简单，易于扩展，可靠性高，某一个站的故障不致影响其它站的工作(无主从结构方式下)。另外，这种结构易于实现通信线路冗余，安装费用较低。因此，总线形结构的应用最为普遍。

1.3 环形网络结构

环形网络各个站都有各自的接口电路挂到一个首尾相连的环形总线上。环形网络结构下的通信控制不采用集中控制方式，而是由网上各个站平等地行使通信控制权，当出现故障时，能自动旁路信息，而不影响信息的传递。因而，环形网上各站的硬软件相对要复杂些。环形网便于实现高可靠性通信，也易于设置冗余的通信线路，但扩展性能不象总线形方便。

除了上述三种基本结构外，还有树形结构、网形结构以及以三种基本结构为基础的复合形结构。

2 Ovation网络介绍

西屋公司ovation系统采用国际上通用的全冗余网络，严格遵循ANSI标准IEEE802.3。它使用的FDDI网络环形距离最大为200km，可连接站点数达500个之多。其特有的双环技术支持双环的备份，即在正常情况下，只有主环(Primary Ring)在工作，另一环作备份(Backup Ring)，当主环发生故障时备份环能及时启动，保证FDDI网络继续运行，用户网络传输因而不受影响，大大提高了网络的可靠性。

3 韩二Ovation网络配置介绍

韩城二电二期OVATION系统网络设备采用Cisco公司的快速以太网交换机,网络结构采用的是单层、点对点的对等结构冗余100Mbps的一体化的快速以太网。

本工程两台机组共配置了7（单元机组网络交换机）×2+2（核心交换机）±2（公用系统网络交换机）冗余交换机。

两台机组及公用系统DCS设置3个独立的双环网，每台机组一个环网，公用系统一个环网。DCS公用系统分别连入两台单元机组DCS网络。单元机组操作员站均可对公用系统进行监控，同时设有闭锁手段，确保在同一时刻，只能由一台机组的DCS实现对公用系统的设备的控制。

4 Ovation网络配置原则及注意事项

4.1 Ovation交换机分类

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和交换机配置文件

IOS (Intranet Operating System, 由Cisco开发, 管理交换机)交换机配置文件 (Emerson根据特定的IOS对交换机进行特殊配置) 。

要注意的是，如果交换机出现问题我们一定不能直接插上使用，Ovation网络交换机必须经过配置才能使用，使用端口也需要配置，否则会产生意想不到的后果。

4.3 Ovation 与辅助网络设备连接

打印机、GPS等设备可以直接挂接在 IP only 端口。

4．3．1 现场控制网 (Field LAN)

我们一般把需要和 Ovation 系统通过网络交换数据的现场控制网称之为 Field LAN，例如 PLCs, Modbus TCP/ IP 通讯，GE Mark V/VI 通讯等。这些外部连接需要采用路由器来实现Ovation 网络和外部连接之间的物理隔离，并只能连接至Ovation 交换机中的 IP 口。可以通过设置路由器通行列表的方式来拒绝非法的访问。

4．3．2 厂级网 (Plant LAN)

Ovation 系统和 SIS/MIS 厂级网的连接原则是：用一台 Ovation 系统内的站（例如 OPC Server, ODBC Server或 WAVE Server）作为数据交换服务器与厂级网建立数据交换通道，数据服务器站需要配置两组网口，其中一组网口连接 Ovation 网络，另外一组网口专用于 SIS/MIS 数据传输。这两组网口采用独立的网段以实现软件隔离。在与 MIS/SIS 连接的出口处，用路由器实现物理隔离。

4.4 Ovation 网络地址配置原则

在网络中每台TCP/IP主机都要有一个唯一的逻辑IP地址标识。在Internet中定义了5 类地址。其中A 类、B类、C类地址用于指派TCP/IP节点。A类地址为大型网络而提供，B 类地址为大中型网络而提供，C 类地址为小型网络提供。 C 类地址由4 个8 位数组组成，其中第1 、2、3个8位数组作为网络号，最后一个8 位数组作为网络主机号。Ovation系统目前采用网络的IP地址是C 类地址。

每个Ovation 系统的LAN 网通常分配512 个C 类地址，最后8 位用于系统中的站（Drop），并与站号一致。系统中的子网掩码目前建议设为 255.255.254.0。

IP地址的一般规则为：192.168.X.站号，其中X 是子网号，范围（1-63），且为偶数，连接交换机或非Ovation 站使用奇数IP地址。

4.5 Ovation 网络中的数据流

OVATION 分散控制系统每条网络最多挂254 节点，传输速度100Mb/s。其中各节点由各自的网络号（节点号），各自的网络接口，通过网络来接发数据，协调各自的工作来完成DCS 的整体工作。其中控制对现场的监测信号（温度、压力、流量、水位、设备装态等）经由I/O 模块转化为数字量传至控制器，放置于存储器，形成一个与现场的过程量一致且能一一对应,而且安实际运行情况改变的和更新的现场过程量的影相,还将实时数据通过网络传送到操作员站、工程师站，实现全系统范围的监督和控制。并接收操作员站、工程师站下发的信息、指令，通过I/O模块进行输出至现场设备来实现回路控制和逻辑控制；也可实现自动控制、回路控制。操作员站是与一切与运行操作功能的人机界面。便于运行人员实时了解现场运行状态、运行参数、当前值是否异常情况，输出指令进行调节和控制从而保证生产过程的安全、可靠。工程师站提供了DCS系统的组态、配置工作的软件，DCS系统的在线运行，监视各个节点的运行情况，并及时调整系统配置和系统参数配置（如自动调节的P、I、D的参数等），使系统长期运行在最佳工作状态。