现代化水厂控制系统多网络结构应用

现代化水厂控制系统多网络结构应用孟丽莉(哈尔滨供水集团有限责任公司)【摘要】现代水厂控制系统多网络结构不仅可以集成多个控制系统，而且可以和辅控PLC进行集成，形成一个统一的工业控制网络。本文以哈尔滨市磨盘山水库供水工程的控制系统为例介绍多网络结构在供水企业生产运营过程中的应用。【关键词】多网络结构【中图分类号】TP273【文献标识码】A【文章编号J1oo6—4222(2015J07—0023—021概述哈尔滨市磨盘山水库供水工程，设计总规模为9O万In7d．承载着为哈市150万用户制水的任务。今天对于一个自动化工程来讲，选择网络是最重要的。①网络必须是开放的。以方便不同设备的集成及未来系统规模的扩展；②针对不同网络层次的传输性能要求，选择网络的形式，这I必须在较深入地了解该网络标准的协议、机制的前提下进行；⑧综合考虑系统成本、设备兼容性、现场环境适用性等具体问题．确定不同层次所使用的网络标准2系统方案2．1多网络方案该控制系统多网络结构采用三层网络结构：管理层网络、控制层网络和设备层网络。其中管理层网络和控制层网络均已以太网为基础，实现快速、稳定、高效的终端设备互联。控制网是以以太网为基础．根据不同的控制系统．不同的数据量传输和速度要求．可以实现10Mbifs、100Mbifs、1000Mbit／s甚至更高速度的可靠传输。并且可以让多个智能自动化设备实现数据共享，实现对局部控制系统或全厂控制系统的集中监控．实现各工作单元之间的协同工作。并且可以让检修人员通过控制网进行远端监控及排故，极大的提高了工作效率。设备网属工业设备层的网络．在工业控制领域被称为工业现场总线技术。它能提供执行机构及传感器与高层设备(如控制器和计算机)之间的连接通道。设备网比较灵活，可兼容不同厂家产品。它可提供高速读取广泛工厂设备数据的途径。减少布线。最常用的总线有ControlNet、Profibus、PROFInet等等。控制系统的多网络架构利用设置在净水厂的一对冗余的核心交换机．使多个子网络和辅助控制系统网络实现互联，不仅支持快速以太网，还支持T1线路、帧中继、VPN通道等。主调度中心的2台核心交换机与净水厂控制系统核心交换机之间采用GE链路互联。将净水厂控制系统网络、集团公司系统网络、辅助控制系统等都连接到一起。整个控制网络采用支持第三层交换的冗余千兆快速以太网交换机实现核心交换．分控制系统也采用冗余交换机形成冗余配置：分控制系统与核心交换机之间采用冗余光纤实现互连每个分控制系统有自己独立的虚拟网段(VIAN)，各虚拟网段之间需要进行路由设置才能进行跨网访问。这种虚拟网段设置的主要目的是既保证各分控系统的互通性．又保证各个分控制系统之间不受干扰，保持各自的独立性。与SIS之间．则是通过OPC协议与路由器相连。SIS网络不直接与控制系统网络相连．以确保控制系统的安全性。逻辑结构采用区域内二层连接、三层互联的混和模式。而区域间采用三层互联的方式，此模式可以根据需要．将处于地域内处于不同地理位置的相同业务类型终端划分在相同的VLAN下．便于管理和安全控制，且对于区域间采用三层互联的方式．区域间隔离开这种结构的特点是，在有业务需要做单独的VLAN。且要区域内2层联通时．可以很方便的完成．而不必做网络的逻辑调整。为了确保各个网络的独立性和安全性．可以使用路由器将各个网络进行隔离2．2控制系统与集团公司系统的集成哈尔滨市磨盘山供水工程控制系统在净水厂配置独立的冗余网络设备，形成独立的LAN网：集团公司调度中心也配置独立的冗余网络设备。形成独立的系统。在控制系统网络和集团公司系统网络上配置一对冗余的核心交换机．具有多层交换功能并具有路由功能，负责控制系统及集团公司部分的数据交换，以形成多网络结构。在具体的实现上，采取如下方式：将集团公司系统网络的交换机直接连接到核心交换机上。这种连接的优点是集团公司系统网络和控制系统网络处于对等地位，集团公司系统网络易于扩展而形成一个功能丰富的集团办公系统。该办公系统涵盖了办公自动化系统、电子政务、Intemet等功能对控制系统方面，在多网络结构中．从物理及网络定义上，集团公司系统点相当于远程网络点。具体的扫描方式与控制系统扫描第三方设备的信号点一样，即：第三方设备或系统点源于控制器．而由第三方的驱动程序进行更新，并通过控制器将第三方的点扫描到系统。2．3与辅助控制系统PLC的集成在该工程中。除了净水厂的控制系统采用独立的DCS控制系统外，其他调流、调压点还设置了由PLC所组成的辅助控制系统，负责就地的如流量、压力、阀门等的监测与控制。净水厂控制系统开放式结构提供了多种与PLC的通讯方式．可以在PLC上执行现场独立设备的操控和过程逻辑的控制能力．也可以在净水厂控制系统中用于高级控制和支持信息通讯策略：(1)PCI—E扩展卡．例如研