大唐韓城第二發電有限責任公司OVATION網絡結構及維護經驗

大唐韓城第二發電有限責任公司陜西韓城龍門陣韓城二電 李 銘

大唐韓城第二發電有限責任公司OVATION網絡結構及維護經驗

大唐韓城第二發電有限責任公司陜西韓城龍門陣韓城二電 李 銘

Ovation分散控制系統已經廣泛應用于國內多個火力發電機組，雖普及較廣，維護人員對于出廠就設置好的網絡結構仍舊十分生疏，在出現問題時無從下手或者盲目工作造成不可挽回的后果。本文通過對典型網絡結構講解引出Ovation網絡典型配置結構配置及網絡配置原則，提出日常運行期間注意事項，以期能夠為其他單位的同類型控制系統維護和檢修提供借鑒。

Ovation；網絡；結構；配置原則；注意事項

1 通信網絡結構介紹

通信網絡結構：是指網絡中各節點設備之間相互連接的方式。常用的網絡結構有三種：星型、環型、總線型。

1.1 星形網絡結構

星形網絡在網絡中的各站有主、從之分。處于中心位置的主節點稱為主站，分布于各處的節點為從站，任何兩個站之間的通信都必須通過主站。因此，主站的信息吞吐量大，數據處理與存貯量要求也大，需要功能較強的硬、軟件設備組成。但可靠性較低，如果主站出現故障，將影響整個網絡的通信。

1.2 總線網絡結構

總線網絡是以一條開環的無源通信電纜作為高速公路。所有的站都通過相應的硬件接口掛到總線上。各站的功能可以有主從之分，也可以不分主從站。這種網絡結構簡單，易于擴展，可靠性高，某一個站的故障不致影響其它站的工作(無主從結構方式下)。另外，這種結構易于實現通信線路冗余，安裝費用較低。因此，總線形結構的應用最為普遍。

1.3 環形網絡結構

環形網絡各個站都有各自的接口電路掛到一個首尾相連的環形總線上。環形網絡結構下的通信控制不采用集中控制方式，而是由網上各個站平等地行使通信控制權，當出現故障時，能自動旁路信息，而不影響信息的傳遞。因而，環形網上各站的硬軟件相對要復雜些。環形網便于實現高可靠性通信，也易于設置冗余的通信線路，但擴展性能不象總線形方便。

除了上述三種基本結構外，還有樹形結構、網形結構以及以三種基本結構為基礎的復合形結構。

2 Ovation網絡介紹

西屋公司ovation系統采用國際上通用的全冗余網絡，嚴格遵循ANSI標準IEEE802.3。它使用的FDDI網絡環形距離最大為200km，可連接站點數達500個之多。其特有的雙環技術支持雙環的備份，即在正常情況下，只有主環(Primary Ring)在工作，另一環作備份(Backup Ring)，當主環發生故障時備份環能及時啟動，保證FDDI網絡繼續運行，用戶網絡傳輸因而不受影響，大大提高了網絡的可靠性。

3 韓二Ovation網絡配置介紹

韓城二電二期OVATION系統網絡設備采用Cisco公司的快速以太網交換機,網絡結構采用的是單層、點對點的對等結構冗余100Mbps的一體化的快速以太網。

本工程兩臺機組共配置了7（單元機組網絡交換機）×2+2（核心交換機）±2（公用系統網絡交換機）冗余交換機。

兩臺機組及公用系統DCS設置3個獨立的雙環網，每臺機組一個環網，公用系統一個環網。DCS公用系統分別連入兩臺單元機組DCS網絡。單元機組操作員站均可對公用系統進行監控，同時設有閉鎖手段，確保在同一時刻，只能由一臺機組的DCS實現對公用系統的設備的控制。

4 Ovation網絡配置原則及注意事項

4.1 Ovation交換機分類

Root Switch (Cisco 2950) – 1X00093Gxx

Fan-out Switch (Cisco 2950) – 1X00093Gxx

IP Traffi c Switch (Cisco 2950) – 1X00093Gxx

Core Switch (Cisco 3550, router switch) – 1X00105Gxx4.2 IOS和交換機配置文件

IOS (Intranet Operating System, 由Cisco開發, 管理交換機)交換機配置文件 (Emerson根據特定的IOS對交換機進行特殊配置) 。

要注意的是，如果交換機出現問題我們一定不能直接插上使用，Ovation網絡交換機必須經過配置才能使用，使用端口也需要配置，否則會產生意想不到的后果。

4.3 Ovation 與輔助網絡設備連接

打印機、GPS等設備可以直接掛接在 IP only 端口。

4．3．1 現場控制網 (Field LAN)

我們一般把需要和 Ovation 系統通過網絡交換數據的現場控制網稱之為 Field LAN，例如 PLCs, Modbus TCP/ IP 通訊，GE Mark V/VI 通訊等。這些外部連接需要采用路由器來實現Ovation 網絡和外部連接之間的物理隔離，并只能連接至Ovation 交換機中的 IP 口。可以通過設置路由器通行列表的方式來拒絕非法的訪問。

4．3．2 廠級網 (Plant LAN)

Ovation 系統和 SIS/MIS 廠級網的連接原則是：用一臺 Ovation 系統內的站（例如 OPC Server, ODBC Server或 WAVE Server）作為數據交換服務器與廠級網建立數據交換通道，數據服務器站需要配置兩組網口，其中一組網口連接 Ovation 網絡，另外一組網口專用于 SIS/MIS 數據傳輸。這兩組網口采用獨立的網段以實現軟件隔離。在與 MIS/SIS 連接的出口處，用路由器實現物理隔離。

4.4 Ovation 網絡地址配置原則

在網絡中每臺TCP/IP主機都要有一個唯一的邏輯IP地址標識。在Internet中定義了5 類地址。其中A 類、B類、C類地址用于指派TCP/IP節點。A類地址為大型網絡而提供，B 類地址為大中型網絡而提供，C 類地址為小型網絡提供。 C 類地址由4 個8 位數組組成，其中第1 、2、3個8位數組作為網絡號，最后一個8 位數組作為網絡主機號。Ovation系統目前采用網絡的IP地址是C 類地址。

每個Ovation 系統的LAN 網通常分配512 個C 類地址，最后8 位用于系統中的站（Drop），并與站號一致。系統中的子網掩碼目前建議設為 255.255.254.0。

IP地址的一般規則為：192.168.X.站號，其中X 是子網號，范圍（1-63），且為偶數，連接交換機或非Ovation 站使用奇數IP地址。

4.5 Ovation 網絡中的數據流

OVATION 分散控制系統每條網絡最多掛254 節點，傳輸速度100Mb/s。其中各節點由各自的網絡號（節點號），各自的網絡接口，通過網絡來接發數據，協調各自的工作來完成DCS 的整體工作。其中控制對現場的監測信號（溫度、壓力、流量、水位、設備裝態等）經由I/O 模塊轉化為數字量傳至控制器，放置于存儲器，形成一個與現場的過程量一致且能一一對應,而且安實際運行情況改變的和更新的現場過程量的影相,還將實時 數據通過網絡傳送到操作員站、工程師站，實現全系統范圍的監督和控制。并接收操作員站、工程師站下發的信息、指令，通過I/O模塊進行輸出至現場設備來實現回路控制和邏輯控制；也可實現自動控制、回路控制。操作員站是與一切與運行操作功能的人機界面。便于運行人員實時了解現場運行狀態、運行參數、當前值是否異常情況，輸出指令進行調節和控制從而保證生產過程的安全、可靠。工程師站提供了DCS系統的組態、配置工作的軟件，DCS系統的在線運行，監視各個節點的運行情況，并及時調整系統配置和系統參數配置（如自動調節的P、I、D的參數等），使系統長期運行在最佳工作狀態。

5 現場常見問題

5.1 接線錯誤

控制器網線接至交換機擴展端口(Fan-out)或 IP 端口

擴展交換機接至 Ovation drop 端口

G10 交換機接至 Root/Backup Root IP 端口

G01 交換機第1、2口接至 Root/Backup Root IP 端口

將 IP only 設備接至Ovation drop端口或擴展端口(fanout)

隨意在交換機上掛接其它網絡設備

5.2 配置錯誤

使用未經配置的交換機

使用未經Emerson測試的 IOS 版本

IOS 與配置文件不匹配

主、備交換機配置不匹配

人為更改配置文件

上述錯誤在實際工作中無典型的故障表現，一般多表現為控制器/人機接口機無法聯網，也有出現過可以正常使用，但是端口有錯誤包累計，有引發網絡風暴的風險。所以以上常見問題值得注意，工作時嚴格把關。

[1]《Ovation user's manual V1．7》 艾默生公司資料．

[2]徐鋒,等．流行組網案例大全[M]．重慶出版社．