北京卓越信通电子股份有限公司

                     

    作者简介：

    王琪（1979-），上海人，学士，工程师，主要研究方向为工业自动化与网络设备。

    摘要:本文介绍TSC系列工业级以太网交换机在邢钢能源管控系统中的应用，结合具体需求详细介绍了工业级以太网的组网技术方案。

    关键词：邢钢；能源管控系统；TSC

    随着全球节能减排呼声的日益高涨，冶金行业作为降排的重点行业走在了这场绿色革命的风口浪尖。今年年初，国家确定了40个重点能源管控改造和新建项目，邢钢能源管控就是其中的一个。

    下面简单介绍一下这个项目的情况。

    1 邢钢能源管控系统网络工程背景、业务简介

    1.1邢钢能源管控系统网络工程概况

    邢钢能源管控系统网络工程主要是对邢钢新增能源管控系统网络部分进行新建，为了在网络建成后建立安全、稳定、可靠的网络系统。在设计原则上，传输层实现1000M光纤的环网设计。在核心层和传输层的连接上，采用1000M光纤连接，从而保证网络的可靠、稳定性。在接入层的连接上采用100M连接。

    1.2网络系统需求

    (1）网络基础平台：满足能源管控、数据采集、工业视频监控、视频会议及语音传输需求，满足邢钢未来应用系统的应用：ERP\MES\等应用系统。

    (2）汇聚层采用千兆环网技术，接入层采用环网与星型相结合，交换机通信采用千兆、百兆到桌面。要求高速、高可靠性、高扩展性。

    (3)提供网络管理平台，能够有效监控、管理网络中的交换设备，以及对整个网络的健康状态进行实时监控。

    (4）提供本次网络平台的网络安全系统方案，结合邢钢现有网络系统和安全策略进行设计，确保网络安全，如：网络病毒防护体系，数据通信检测、访问控制等，减少因病毒和其他安全隐患造成的网络异常。

    (5）布线系统：包括厂区主干光缆线路设计、实施，光缆全部使用单模光纤。

    (6）汇聚层：机房设计与建设，环线路由设计与实施。

    (7）汇聚层故障切换时间小于50ms；接入层如采用环网故障切换时间小于50ms。

    (8）汇聚层与核心层要求统一考虑方案，接入层根据邢钢提供的采点情况二期设计。

    2 方案具体说明

    2.1邢钢能源管控系统网络工程具体说明

    邢钢能源管控系统传输网采用接入——汇聚——核心架构。其中核心层由两台中心交换机组成，通过热备思想实现核心网络冗余；核心层设备和汇聚层通过1000M光纤互联，汇聚层由8台设备组成1000M工业环网以实现主干链路对链路故障的毫秒级自愈，在网络节点较多的环境同时使用环网上联节点交换机做进一步汇聚；接入层之间，接入层到汇聚层之间采用1000M上联，上联采用星形接入。网络拓扑如图1所示。

                     

                                              图1 网络拓扑图

    根据邢钢能源管控系统网络工程现场环境和需求的要求，特选用卓越TSC生产的工业以太网交换机，具体说明如下。 

    2.1.1工业环形主干网络

    主干链路主要由8台汇聚交换机构建的千兆环网以及环网上联节点交换机构成。接入层交换机通过星形网络接入到主干链路。

    2.1.2终端接入层互联

    在终端接入层互联上，通过1000M光纤或是1000Base-TX级联。在下联的PLC和终端设备上，通过100M电口连接。

    2.2工业以太网交换机在该能源管控系统网络中的实施优势

    通过对该能源管控系统现有网络的分析和对稳定性、冗余性、可靠性的保证，在设计中采用工业以太网交换机来满足此次网络设备的网络架构。

    工业以太网在该能源管控系统网络中优势说明如下。

    2.3.1网络整体架构

    整体骨干网络按照实际应用的需求构建成为1000M冗余环网。冗余环网组网方式是工业网络组网的方式，如果选用民用交换机是不能真正实现环网设计的。

    2.3.2环网技术上

    民用以太网交换机在组建网络时，采用的是星型拓扑结构，而不能实现真正意义的环网设计。其应用的技术为STP（生成树协议）/RSTP（快速生成树协议）/MSTP等。此技术为防止出现交换机的环网而产生的避免技术，而非真正的环网结构。而且此种避免环网方法，故障切换时间STP 为50秒；RSTP， MSTP为5~10秒。

    工业以太网交换机，如：TSC产品，采用Supreme-ring组网技术，此技术为专门针对工业以太网实现的环形拓扑结构，同时此拓扑结构为真正的环网设计。在故障切换中，可实现小于20毫秒的切换。

    2.3.3钢铁行业要求

    在钢铁行业要求上，要求以太网传输介质、传输设备等，都要求有很强防护等级和抗干扰能力，而普通民用以太网交换机是不能完美实现的。

    2.3.4钢铁厂内的要求

    如今的钢铁厂生产都是工业自动化环境。针对此项目要求，采用工业以太网交换机要比民用交换机有更大的优势。如：恶劣环境的支持、稳定性的保证、设备保质期的保证等。

    3 结语

    工业以太网的诞生是为了解决工业级现场环境恶劣，普通民用设备无法满足应用需求的问题。但随着企业对数据传输可靠性的要求越来越高，工业级以太网产品在工业网络建设过程中开始扮演越来越重要的角色；与此同时，工业级设备的卓越表现也得到了越来越多人的认可。相信在不远的将来，工业级以太网将会更快地扩展其应用领域，为国家经济建设贡献更多力量。