美卓DPU4E分散处理单元对火电厂DCS网络安全的影响

2016-12-01云南华电昆明发电有限公司昆明650308

山东工业技术 2016年11期

白　云（云南华电昆明发电有限公司，昆明　650308）

白云
（云南华电昆明发电有限公司，昆明650308）

摘要：本文通过对分散处理单元maxDPU4E的概述，剖析分散处理单元maxDPU4E的特点，并详细介绍分散处理单元maxDPU4E在故障处理中的注意事项跟maxDPU4E为维护DCS网络安全所提供的技术支持，从而提出分散处理单元maxDPU4E在火电厂DCS实时性、安全性、准确性上具有重要作用。

关键词：DCS网络；分散处理单元maxDPU4E；技术支持；网络安全

0　引言

火力发电厂的正常运行是作为电力企业生存的首要任务，而DCS网络是否能够安全运行则决定着电厂的正常运行，所以保证DCS网络安全运行更是首要任务中的重中之重，分散处理单元maxDPU4E就是能够保证DCS网络安全运行的法宝之一。

1　分散处理单元maxDPU4E的概述

分散处理单元maxDPU4E，是一台多功能的带控制处理器（CP）和数据采集处理器（DAP）双重处理器的微型计算机，它可以执行各种控制运算法则，顺序控制逻辑，记录顺序事件，时间可以精确到1ms，还有数据采集功能等等。它实现控制算法、顺序逻辑、Ims分辨力的事件顺序记录（SOE）和数据采集功能。maxDPU4E直接接在maxNET通讯网上，不需要服务器，它对于现存的MAX1000 564 I/O模件完全兼容，它还具有远程I/O能力。

2　分散处理单元maxDPU4E的特点

分散处理单元maxDPU4E可直接与maxNET通讯网络连接而不需要服务器，它完全与maxDNA、maxPAC I/O和MAX1000的型号为564 I/O相容，maxDPU4E是单模块结构的处理器，安装在型号为564 I/O的4模块和6模块的机架里以及maxPAC机架里。它使用PNETium 奔腾处理器，具有工业标准PCI 32位总线，能够实时多任务，操作系统为 WINDOWS CE 操作系统，有完全面向对象的数据库，完全适应Software Backplane （软件背板），更有1：1的冗余能力，内建Ims分辨力的顺序事件记录（SOE）并有可组态的针对接点抖动的数字滤波器。maxDPU4E有6000个原子功能块，具有多重执行速度，有闪存技术，实现非易失组态存贮。maxDPU4E的标准串行口连接可下载增加的固件或外部数据通讯，它还符合MCS Backplane （软件背板）要求。其中，maxDPU4E的maxNET接口能够使其有双重以太网10Base-T□与maxNET通讯网络以10Mbps通讯速率连接。所有DPU都联接到冗余的以太网交换机上，交换机间的主干运行在100Mbps。maxDPU4E的以太网通道是独立的。当一个网络上或处理器有故障，则不会影响另一个网络的运行或引起一个DPU故障。MaxNET信息是根据maxDPU4E的maxNET地址进行数据交换，不需要主DPU处理器干预。

3　分散处理单元maxDPU4E故障处理中的注意事项

域内的DPU和工作站成员都是直连（Direct） SBP数据宽带的，对域内的SBP数据可以进行直连（Direct）级权限的操作。域之间要进行数据通讯的话，就要通过运行代理服务Proxy的工作站，间接的对其他域的SBP数据宽带进行相关权限的操作，包括只读Read Only，可写Write，和历史History。权限的设置由运行代理服务的工作站决定。

主从DPU是通过组态来选择的，一对冗余中的任何一个DPU都可被设为主DPU，当故障诊断检测到一个错误时，控制自动将其切换到从DPU，原来的从变成了现在的主。可以把对DPU组态的变更无扰地下载给DPU。组态下载可以是全部策略或小到一个信号点。一个完全执行的面向对象的设计允许控制元件的封装，以防止当下载和新的控制策略调试时由疏忽引起的扰动。

4　MaxDPU4E为维护DCS网络安全提供的技术支持

由于网络对于DCS整个系统的实时性、可靠性和扩充性，起着决定性的作用，MaxDPU4E对此进行了精心的设计。有双重以太网10Base-T口供它与maxNET通讯网络以10Mbps通讯速率连接。所有DPU都联接到冗余的以太网交换机上。交换机间的主干运行在100Mbps。以太网的通道是独立的。当一个网络上或处理器有故障，则不会影响另一个网络的运行或引起一个DPU故障。maxNET信息是根据maxDPU4E的maxNET地址进行数据交换，不需要主DPU处理器干预。MaxDPU4E分散处理单元中的maxNET比传统的以太网快10倍（达100Mbps）。系统网络还必须非常可靠，无论在任何情况下，网络通信都不能中断，因此多数厂家的DCS均采用双总线、环形或双重星形的网络拓扑结构。在系统实际运行过程中，各个节点的上网和下网是随时可能发生的，特别是操作员站，这样，网络重构会经常进行，而这种操作绝对不能影响系统的正常运行，因此，系统网络应该具有很强在线网络重构功能，maxNET采用智能交换器，使得网络上的所有站之间在任何时间的存取不可能发生碰撞，而克服了传统以太网最致命的缺点，保证所有时间内网络上的多个站点能同步存取。

其次，这是一种完全对现场I/O处理并实现直接数字控制（DOS）功能的网络节点。一般一套DCS中要设置现场I/O控制站，用以分担整个系统的I/O和控制功能。这样既可以避免由于一个站点失效造成整个系统的失效，提高系统可靠性，也可以使各站点分担数据采集和控制功能，有利于提高整个系统的性能，分散处理单元maxDPU4E完全与maxDNA、maxPAC I/O和MAX1000的型号为564 I/O相容，maxDPU4E是单模块结构的处理器，安装在型号为564 I/O的4模块和6模块的机架里以及maxPAC机架里。

系统网络是DCS的工程师站，它是对DCS进行离线的配置、组态工作和在线的系统监督、控制、维护的网络节点，其主要功能是提供对DCS进行组态，配置工作的工具软件（即组态软件），并在DCS在线运行时实时地监视DCS网络上各个节点的运行情况，使系统工程师可以通过工程师站及时调整系统配置及一些系统参数的设定，使DCS随时处在最佳的工作状态之下。与集中式控制系统不同，所有的DCS都要求有系统组态功能，可以说，没有系统组态功能的系统就不能称其为DCS，maxDPU4E有闪存技术，实现非易失组态存贮，内建Ims分辨力的顺序事件记录（SOE）能够帮助技术人员进行DCS的系统维护，为DCS网络安全运行提供技术支持。

5　MaxDPU4E对火电厂DCS网络安全的影响

MaxDPU4E的maxNET采用智能型交换器，支持多站同步通讯，并且能在一个回路提供两条不同的路径，达到没有故障的问题，保障DCS网络安全。此外，MaxDPU4E的maxNET不仅有巨大的存取范围，更有良好的存取安全性，DPU仅对在maxNET网络上的或远程的所识别的客户的请求做出响应，客户仅被定义为离线状态，以防止非法的访问。每一个区域的每一个maxSTATION工作站采用通配符来控制其访问另一个域，用来访问信息的组态文件是安全的以防止非法被访问，对于每一个区域的每一个maxSTATION的工作站的访问级别是不可、只读、读写。图形客户机之间的网络安全具有口令保护和保护目录，用来避免非法的文件传输。MaxDPU4E对于网络数据的安全性保护体现在maxNET使用两个独立的通讯硬件组成的以太网，每一个maxSTATION工作站有两个网络适配卡，采用分离的电缆连接到每一个网络上，每一个网络上的都各具有独立可靠的硬件。通过MaxDPU4E的强大功能，定能为DCS网络安全保驾护航。此外，MaxDPU4E分散处理单元还拥有内容广泛的报警功能，每一个报警块可最多识别16个数字量状态表示的报警状态。每一个数据块都提供有宽范围的数据采集报警特性，包括多级别、变化率和重复报警；可调节的滞后、时间延缓、再报警和自动确认特性，并均由CPU打有时间标签。