火电厂辅助控制系统网络优化

火电厂辅助控制系统网络优化
陈咏城;钟尚文
【摘要】针对火电厂辅助控制系统的可靠性问题,结合广东红海湾发电有限公司2台600 MW机组的实况,对其存在的问题进行了分析,提出将网络物理拓扑结构由冗余环网更改为冗余星形网络,并通过升级核心交换机、划分VLAN等软硬件优化措施,提高了网络的可靠性.
【期刊名称】《发电设备》
【年(卷),期】2014(028)003
【总页数】2页(P211-212)
【关键词】火电厂;辅助控制网络;环形网络;星形网络
【作者】陈咏城;钟尚文
【作者单位】广东红海湾发电有限公司,汕尾516623;广东红海湾发电有限公司,汕尾516623
【正文语种】中文
【中图分类】TM62
广东红海湾发电有限公司1、2号机组装设2台国产600MW超临界燃煤机组，辅助控制网设1个控制总网和3个子网：水控制子网、煤控制子网和1、2号机组灰控制子网。

控制总网为100M冗余双环以太网络，子网为100M冗余星形以太网络。

3、4号机组装设2台国产660MW超超临界燃煤机组，增设3、4号机组
灰控制子网，与3、4号机组精处理控制系统等其他新增系统一并纳入辅助控制网控制。

笔者对原网络物理拓扑结构进行了分析，并提出了优化措施。

1 网络拓扑结构及存在问题
1、2号机组辅助控制网网络拓扑结构见图1，其中控制总网、水控制子网、煤控
制子网和1、2号机组灰控制子网通过光纤连接，构成冗余双环以太网；水控制子网、煤控制子网和1、2号机组灰控制子网内各系统分别与子网核心交换机连接，构成冗余星形以太网；启动锅炉控制系统、中央空调控制系统直接接入辅网核心交换机。

图1 1、2号机组辅助控制网网络拓扑结构图
该网络结构在机组扩建时遇到如下问题：
（1）扩充不方便。

3、4号机组需增设3、4号机组灰控制子网，纳入辅助控制网进行管理，其进入总网的方式需拆除原环网的任意冗余光纤，将3、4号机组灰控制子网分别接入拆开的两个子网的结点上。

由于各子网之间物理距离较远，给网络扩充造成一定困难。

（2）负载能力有限。

环形结构网络是各工作站都连在一条首尾相连的闭合环形通信线路上构成的网络，环形结构采用了“令牌通行”的访问控制方式。

通常网中各站点如果要使用网络，就要占有令牌，直至完成工作后，再将令牌传给下一个站点。

一旦令牌被某一站点占有，其他站点就都不能进行传输，从而避免了碰撞现象。

这种网络结构上的结点扩充至一定数量后，必然造成与辅助控制网核心交换机连接的两对光纤超过负载，网络性能降低。

（3）单个结点故障容易导致整个网络故障。

该网络结构总网为环形网络，子网为星形网络，当子网内某个系统的网络出现问题时，可能影响到整个辅助控制网的正常运行，如2008年检修人员处理1、2号机组除灰控制系统缺陷时，误将该系统
内的2台交换机级联，导致灰网内形成环网，与总网的环网冲突，导致整个网络
性能降低，数据刷新变慢。

2 辅助控制网系统优化
为解决上述问题，对辅助控制网结构和设备进行优化，将控制总网、水控制子网、煤控制子网和1、2号机组灰控制子网的环网结构改造成星形结构。

具体方法是将水控制子网与煤控制子网，以及煤控制子网与1、2号机组灰控制子网的光纤链路断开，并增加放置从控制总网到煤控制子网的两路冗余的光缆，3、4号机组灰渣
网直接接入辅助控制网，构成两个完全相同的镜像星形网络。

优化后的网络结构见图2。

图2 辅助控制网优化后网络拓扑结构图
针对星形网络结构特点，采取了以下措施保证系统的安全、稳定：
（1）对辅助控制网核心交换机上的端口进行设置，并通过端口的IP地址划分实现VLAN的划分，具体为水控制子网，煤控制子网，1、2号机组灰控制子网和3、4号机组灰控制子网各为一个VLAN。

一个VLAN就是一个逻辑广播域，通过对VLAN的创建，隔离了广播，缩小了广播范围，可以控制广播风暴的产生；同时，两套冗余的数据在网络上传输，发生碰撞的机会就比较大。

通过划分VLAN，减小数据在网络上的碰撞，达到提高网络传输效率的目的，提高网络的性能。

2011年3、4号机组辅助控制网工程建设过程中，原3、4号机组精处理控制系统临时接
入3、4号机组灰控制子网，并通过灰网进行监控；后期将3、4号机组精处理控
制系统正式接入水网后，未及时将其从3、4号机组灰控制子网分离，导致总网，水控制子网，3、4号机组灰控制子网和3、4号机组精处理控制系统构成物理上
的环网。

但由于划分了VLAN，水控制子网和3、4号机组灰控制子网在总网交换机处分别属于两个不同的VLAN，无法形成大的广播风暴，只引起了3、4号机组灰控制子网的网络性能的下降。

（2）环形网络更改为星形网络后，为增强网络的可靠性，提高网络数据处理能力，
将原辅网2台交换机由MACH3001升级为MACH4002交换机，并新增1台容错服务器，用于3、4号机组系统与SIS数据的通信。

3 结语
通过对原辅助控制系统存在的问题进行分析总结，将网络物理拓扑结构由冗余环网更改为冗余星形网络，并通过升级核心交换机、划分VLAN等软硬件优化措施，提高了网络的可靠性。

【相关文献】
［1］牛百芳，张洪星.一次网络环网故障导致辅网PLC瘫痪的原因分析和处理［J］.自动化博览，2013（4）：95－97.
［2］李静.火电厂1 000MW机组辅网程控系统的设计与实现［D］.上海：华东理工大学，2013.。