一 需求分析
本設(shè)計方案針對青島某區(qū)集中供熱系統(tǒng)做出的方案要求，根據(jù)地理位置需要，以及熱力控制光纖網(wǎng)要求。網(wǎng)絡(luò)拓撲必須具有實時采集功能、長距離、高帶寬的網(wǎng)絡(luò)傳輸和冗余備份等特性。在結(jié)合該網(wǎng)絡(luò)的實際情況，決定組建光纖網(wǎng)絡(luò)并選用光纖布線產(chǎn)品。方案要求既要充分滿足小區(qū)熱力站檢測網(wǎng)絡(luò)的需要，又要協(xié)調(diào)配合通信應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)。因此我們選擇專業(yè)的工業(yè)級網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備以提供工業(yè)級的可靠性, 達到長期無故障連續(xù)運行的需求; 也只有專為工業(yè)設(shè)備管理所設(shè)計的功能，才能徹底監(jiān)控工業(yè)設(shè)備的狀態(tài)與網(wǎng)絡(luò)運行情況，將可能的事故防范于未然。
二 解決方案
針對本工程具體環(huán)境的要求，本方案決定采用工業(yè)級冗余環(huán)網(wǎng)交換機，構(gòu)成冗余光纖環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，環(huán)形網(wǎng)絡(luò)設(shè)備采用卓越公司的TSC 系列工業(yè)以太網(wǎng)產(chǎn)品，分布在32個結(jié)點的32臺TSC Carat 5008fc2-15工業(yè)以太網(wǎng)交換機用光纖鏈路連成環(huán)狀拓撲結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)充分利用了工業(yè)冗余環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，當通訊鏈路發(fā)生故障時其網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)幕謴?fù)時間被控制在300毫秒以內(nèi)，而如果用普通民用以太網(wǎng)交換機構(gòu)造鏈路冗余網(wǎng)絡(luò)，其恢復(fù)時間長達30秒以上，顯然無法滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟婚g斷需求，這也是TSC 工業(yè)以太網(wǎng)交換機與民用以太網(wǎng)交換機相比所具有的一個明顯優(yōu)勢。
另外，此環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)便于工程擴充和維護，安全性能高。采用網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控軟件對網(wǎng)絡(luò)控制器進行網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)控，同時和熱力SCADA系統(tǒng)進行有機協(xié)調(diào)，保證互不影響。拓撲圖如下面所示：
冗余環(huán)網(wǎng)熱網(wǎng)通訊解決方案原理圖
三 該方案的特點
本方案具有以下幾個特點：
1． 鏈路自動冗余備份
在熱力控制冗余環(huán)網(wǎng)中，我們采用TSC Carat5008fc2-15交換機，它能自動冗余備份，能自動協(xié)商到達最近節(jié)點的路徑，如果一處線路損壞，網(wǎng)絡(luò)拓撲重新配置，達到正常網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)只需300毫秒，支持工業(yè)環(huán)境電壓18－36VDC。
2．較長的傳輸距離
環(huán)型結(jié)構(gòu)采用光纖介質(zhì)類型，在傳輸中有低損耗的特性，使得傳輸線路的無中繼傳輸距離變長，相鄰站之間最大長度多模光纖可達2KM，單模光纖可達40-60KM，最大覆蓋范圍為100KM。
3．具有較大的帶寬
環(huán)網(wǎng)傳輸帶寬為100Mbps，同時采用新的多數(shù)據(jù)處理技術(shù)，使得網(wǎng)絡(luò)在重負荷情況下，仍能保持很高的帶寬。
4．可靠性高
環(huán)型結(jié)構(gòu)在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時仍能自行重構(gòu)，保證系統(tǒng)安全可靠，同時傳輸光纖具有對電磁和射頻干擾抑制能力，在傳輸過程中不受電磁和射頻噪聲的影響，也不影響其設(shè)備。由于光纖傳輸?shù)氖枪庑盘�，兩端的電源相對隔離，所以有效地解決了光纖兩端電源和地線對設(shè)備可能造成的嚴重威脅。
5．安全性好
光纖在通信時光束在纖維內(nèi)部傳輸，不會產(chǎn)生任何形式的輻射，可防止傳輸過程中被分接，也杜絕了輻射波的竊聽，因而是最安全的通信介質(zhì)。
四 用戶反饋
該系統(tǒng)投入運行達一年之久，經(jīng)我們對用戶的跟蹤調(diào)查，通訊系統(tǒng)運行穩(wěn)定，用戶對TSC系列工業(yè)以太網(wǎng)設(shè)備的可靠性及安全性表現(xiàn)非常滿意，這也是TSC長期專注于工業(yè)自動化通訊領(lǐng)域、致力于為工業(yè)自動化客戶提供最優(yōu)化服務(wù)的必然結(jié)果。
五 總結(jié)
今天，全球越來越多的工業(yè)設(shè)備采用以太網(wǎng)＋TCP/IP協(xié)議作為其通信與控制標準。然而, 工業(yè)自動化系統(tǒng)要求其網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備具有比民用網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備(如: 民用交換機)更可靠和堅固耐用的性能。一般來說，這類以太網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中, 負責連接不同的工廠網(wǎng)絡(luò)區(qū)段與重要的自動化設(shè)備，可靠性要求極高，但是一般的民用網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備, 在設(shè)計和制造并未考慮到工業(yè)自動化對設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性的較高需求, 而僅僅針對連接辦公室或空調(diào)環(huán)境的計算機等辦公設(shè)備, 無法適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境（如高溫、低溫、灰塵、強電磁干擾、震動、沖擊等）和工業(yè)自動化對通訊設(shè)備可靠性及安全性（鏈路故障自動恢復(fù)、故障自動報警、冗余電源等）的要求。因此，為了您的工業(yè)自動化網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)的可靠性及安全性，我們建議在工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)中采用工業(yè)級以太網(wǎng)通訊設(shè)備。
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