东土-KIEN系列工业以太网交换机在热力行业的应用

荣获“2004年度工控及自动化领域优秀典型应用”有奖评选活动　　三等奖
	专家点评： 作者介绍了针对青岛开发区集中供热系统做出的设计方案，以及根据本项工程的具体地理环境的要求，方案决定采用工业级冗余环网交换机（东土公司的KIEN 系列工业以太网交换机），构成冗余光纤环形网络结构。并且提出了为了用户的工业自动化网络通讯系统的可靠性及安全性，以及建议在工业以太网络中采用工业级以太网通讯设备等建议。符合热力行业工程项目建设的发展方向。但作者撰写的文章，其格式没有完全符合征文要求。

热网介绍 城市供热行业是城市热力供应的重要组成部分，是城镇建设的重要基础设施之一。发展城市热力，对于节约能源、保护环境、方便人民生活、促进工业生产、发展城镇公用事业意义十分重大，是实现城镇现代化的重要标志之一。现在正值城镇热力向集中供热转换的关键阶段。 数据采集及传输 能够实时采集公司所有换热站（包括水-水站、汽-水站）的全部技术数据，包括压力、温度、流量、热量、水电消耗及水泵状态等各种基础数据，通过公司专用虚拟电话网络将各个子站的数据传输到中央调度室，公司调度可以在调度室了解到各个换热站的各项运行参数； 　　换热站自动控制：各个换热站可以根据室外气温的变化通过调节一级管网电动阀门的开度来及时控制二级管网的供回水温度，通过调度给定的控制曲线，各个换热站可以独立运行，保证运行参数始终在给定的范围内运行。同时调度在中央调度室可以根据需要随时干预子站的运行，调度可以遥控子站的电动阀门，调整运行参数。 　　热网投入自动运行后，换热站二级管网的供回水温度始终在规定的范围内运行，同时热网自动运行可以快速跟踪室外温度的变化，当室外温度出现大的变化时，二级管网供回水温度同时也跟着变化，保证采暖用户的室内温度始终比较均衡，避免了热网温度滞后现象，大大提高了供热服务质量，同时在白天室外气温较高时减少了供热量，这样就可以节约大量的热量和电量，减少了热网运行成本。由于调度具有了热网调控手段，可以随时调节热网运行参数，在节假日可以人为提高供热运行参数，保证了用户室内温度。 工程概况 　　本设计方案针对青岛开发区集中供热系统做出的方案要求，根据地理位置需要，以及热力控制光纤网要求。网络拓扑必须具有实时采集功能、长距离、高带宽的网络传输和冗余备份等特性。在结合该网络的实际情况，决定组建光纤网络并选用光纤布线产品。方案要求既要充分满足小区热力站检测网络的需要，又要协调配合通信应用网络。因此我们选择专业的工业级网络通讯设备以提供工业级的可靠性, 达到长期无故障连续运行的需求; 也只有专为工业设备管理所设计的功能，才能彻底监控工业设备的状态与网络运行情况，将可能的事故防范于未然。 网络设计 　　针对本工程具体环境的要求，本方案决定采用工业级冗余环网交换机，构成冗余光纤环形网络结构，环形网络设备采用东土公司的KIEN 系列工业以太网交换机，分布在32个结点的32台KIEN 6000-2S工业以太网交换机用光纤链路连成环状拓扑结构，此结构充分利用了工业冗余环网结构的优点，当通讯链路发生故障时其网络传输的恢复时间被控制在300毫秒以内，而如果用普通民用以太网交换机构造链路冗余网络，其恢复时间长达1分钟左右，显然无法满足数据传输的不间断需求，这也是KIEN工业以太网交换机与民用以太网交换机相比所具有的一个明显优势。另外，此环形拓扑结构便于工程扩充和维护，安全性能高。采用网络监控软件对网络控制器进行网络实时监控，同时和热力SCADA系统进行有机协调，保证互不影响。拓扑图如下面所示：

该方案的特点本方案具有以下几个特点： 　　1．链路自动冗余备份在热力控制冗余环网中，我们采用KIEN 6000-2S交换机，它能自动冗余备份，能自动协商到达最近节点的路径，如果一处线路损坏，网络拓扑重新配置，达到正常网络状态只需300毫秒，支持工业环境电压18－36VDC。 　　2．较长的传输距离 　　环型结构采用光纤介质类型，在传输中有低损耗的特性，使得传输线路的无中继传输距离变长，相邻站之间最大长度多模光纤可达5KM，单模光纤可达40-80KM，最大覆盖范围为120KM。 　　3．具有较大的带宽 　　环网传输带宽为100Mbps，同时采用新的多数据处理技术，使得网络在重负荷情况下，仍能保持很高的带宽。 　　4．可靠性高 　　环型结构在网络出现故障时仍能自行重构，保证系统安全可靠，同时传输光纤具有对电磁和射频干扰抑制能力，在传输过程中不受电磁和射频噪声的影响，也不影响其设备。由于光纤传输的是光信号，两端的电源相对隔离，所以有效地解决了光纤两端电源和地线对设备可能造成的严重威胁。 　　5．安全性好 　　光纤在通信时光束在纤维内部传输，不会产生任何形式的辐射，可防止传输过程中被分接，也杜绝了辐射波的窃听，因而是最安全的通信介质。 　　该系统投入运行达一年之久，经我们对用户的跟踪调查，通讯系统运行稳定，用户对KIEN 6000-2S系列工业以太网设备的可靠性及安全性表现非常满意，这也是东土电信长期专注于工业自动化通讯领域、致力于为工业自动化客户提供最优化服务的必然结果。 　　今天，全球越来越多的工业设备采用以太网＋TCP/IP协议作为其通信与控制标准。然而, 工业自动化系统要求其网络通讯设备具有比民用网络通讯设备(如: 民用交换机)更可靠和坚固耐用的性能。一般来说，这类以太网络设备在工业控制网络中, 负责连接不同的工厂网络区段与重要的自动化设备，可靠性要求极高，但是一般的民用网络通讯设备, 在设计和制造并未考虑到工业自动化对设备的稳定性和可靠性的较高需求, 而仅仅针对连接办公室或空调环境的计算机等办公设备, 无法适应工业现场环境（如高温、低温、灰尘、强电磁干扰、震动、冲击等）和工业自动化对通讯设备可靠性及安全性（链路故障自动恢复、故障自动报警、冗余电源等）的要求。因此，为了您的工业自动化网络通讯系统的可靠性及安全性，我们建议在工业以太网络中采用工业级以太网通讯设备。