工业以太网交换机在火力发电厂通信网络中的应用

随着火电厂自动化程度的不断发展，发电机组监视控制系统一般包含有以下几个部分：烟气在线监测系统，分散控制系统，电网调度自动化系统，电量抄表系统，辅助车间程控系统等多个子系统。其中由于可编程逻辑控制器(PLC)由于适应工业现场环境，能够方便实现顺序控制，能够长时间稳定运行等优点大量的应用火力发电厂的辅助车间控制系统。而现有的可编程逻辑控制器大多是基于现场总线技术的专用通信网络进行数据通信，而不同厂家的PLC相互不能兼容，而在全部统一采用同一厂家的PLC型号几乎是不可能的，还有就是PLC专用通信网络系统的冗余问题一直是比较难以解决的问题，一旦通信模块或者通信网络出现问题，就可能会导致整个控制系统的瘫痪。而采用工业以太网技术作为火力发电厂的通信网络则可以有效的避免类似问题。

工业以太网相比于现场总线技术具有以下几个特点：

1.开放性，基于以太网的通信协议不仅能够与其他厂家的以太网模块通讯，更可以与火力发电厂的管理信息系统( Management Information System 简称MIS)以及火电厂厂级监控信息系统(Supervisory Informntion System 简称SIS)实现通讯，使得辅助车间程控系统的相关数据可以在厂级通讯系统中得到，从而为实现“管控一体化”。

2.冗余性，采用工业以太网作为通信手段，系统可以采用双机热备份冗余配置，通过工业以太网交换机还可以配置光纤冗余自愈环网，冗余备份链路可以在通信链路出现问题的时候立即启用。

3.扩展性，如果需要在系统中增加以太网模块，只需要增加交换机端口数量并在服务器上做一些编程并进行相应的配置就可以，工业以太网采用光纤作为通信线路，单模光纤传输距离最高可以达到120公里。

4.可靠性以及实时性，由于现有的工业以太网通信速率基本上都是百兆或者千兆，而现场总线通信速率一般不超过十兆，高通信速率增加了系统监控的可靠性以及实时性，而广泛的使用工业以太网交换机使得数据通信的确定性大大的提高了。

某火力发电厂辅助车间程控系统采用工业以太网作为通信网络，各个辅助车间之间采用通信速率千兆的工业以太网(单模光纤)，采用光纤冗余自愈环网配置，某个链路或者端口出现问题，可以在20ms之内启用冗余链路恢复通信。辅助车间程控PLC系统采用通信速率为百兆的工业以太网，同样采用光纤冗余自愈环网配置，与辅助车间之间的千兆工业以太网连接，火电厂的集中控制中心的操作员可以通过工业以太网对所有的辅助系统进行操作。

火电厂采用的产品是公司的NIES-7010-2GS型网管型千兆工业交换机以及NIES-608-2F型网管型工业以太网交换机两种型号。其中在每个辅助车间配置一台NIES-7010-2GS型工业交换机，其支持两个千兆SFP光纤接口(利用其组成千兆光纤环网连接各个辅助车间，由于其具备环网冗余自愈功能，能够在出现故障的20ms之内恢复通信并提出告警信号)，八个百兆以太网接口，其背板带宽为5.6G，其中集控中心的一台NIES-7010-2GS型交换机作为核心交换机，辅助车间的NIES-7010-2GS型交换机作为汇聚交换机。而辅助车间则利用NIES-608-2F型工业以太网交换机作为接入交换机，其提供的两个百兆光纤接口组成百兆光纤冗余自愈环网，六个10/100M以太网接口与带有以太网接口的PLC连接以及与车间的NIES-7010-2GS型工业交换机建立连接。

火电厂在集控中心配置两台NIES-7010-2GS型工业交换机作为冗余备份，分别在两台交换机上各接一台服务器互为双机冗余热备份，而由于采用冗余环网结构，可以保证在环网上任何一个交换机或者光纤线路出现问题都不会影响系统的正常运行。而同样的，辅助车间内百兆环网如果有某个交换机或者光纤线路出现问题也不会影响数据正常通信，即使同时出现多个故障点，由于百兆环网与千兆环网只是相切连接，也只是影响该辅助车间的数据通信，也不会影响到整个系统的正常运转。