浅谈WISE系列以太网交换机在热力行业的应用

　　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。

　　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；数据采集（DAQ），是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采非电量或者电量信号，送到上位机中进行分析，处理。数据采集系统是结合基于计算机或者其他专用测试平台的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。被采集数据是已被转换为电讯号的各种物理量，如温度、水位、风速、压力等，可以是模拟量，也可以是数字量。采集一般是采样方式，即隔一定时间（称采样周期）对同一点数据重复采集。采集的数据大多是瞬时值，也可是某段时间内的一个特征值。

　　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。

　　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。

　　工程概况

　　本设计方案针对大连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。网络拓扑（Topology）结构是指用传输介质互连各种设备的物理布局。指构成网络的成员间特定的物理的即真实的、或者逻辑的即虚拟的排列方式。如果两个网络的连接结构相同我们就说它们的网络拓扑相同，尽管它们各自内部的物理接线、节点间距离可能会有不同。算机连接的方式叫做“网络拓扑结构”。网络拓扑是指用传输媒体互连各种设备的物理布局，特别是计算机分布的位置以及电缆如何通过它们。设计一个网络的时候，应根据自己的实际情况选择正确的拓扑方式。

　　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，环形网络设备采用正维科技的WISE 系列工业以太网交换机，以太网交换机应用为普遍，价格也较便宜。档次齐全。因此，应用领域非常广泛，在大大小小的局域网都可以见到它们的踪影。以太网交换机通常都有几个到几十个端口。实质上就是一个多端口的网桥。另外，它的端口速率可以不同，工作方式也可以不同，如可以提供10M、100M的带宽、提供半双工、全双工、自适应的工作方式等。分布在32个结点的32台WISE 2200-2S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WISE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。SCADA系统，即数据采集与监视控制系统。SCADA系统是以计算机为基础的DCS与电力自动化监控系统；它应用领域很广，可以应用于电力、冶金、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。

　　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WISE 2200-2S交换机，它能自动冗余备份，能自动协商到达近节点的路径，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，相邻站之间长度多模光纤可达5KM，单模光纤可达40-80KM，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WISE 2200-2S系列工业以太网设备的可靠性及安全性表现非常满意，这也是正维科技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化服务的必然结果。

　　今天，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。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和工业自动化对通讯设备可靠性及安全性的要求。