摘要：隨著計算機通訊技術的發展，鋼鐵企業普遍實現了中控室自動化操作的遠程控制作業模式。近年來，伴隨社會的發展，企業對安全的重視程度和職工的認同感與日俱增，因此鋼鐵企業集控中心孕育而生。通過將原有分散在各自區域不能互通的獨立處理單元通信系統，進行整合集中，形成互聯互通的集控系統，實現多系統集中控制、少人或無人值守、提升工作效率的目標。通訊網絡作為集控中心與現場設備進行信息交互的唯一通道，直接決定集控中心能否正常作業。本文通過集控中心作業需求的研究，以三層網絡為基礎，設計構建以太環形網絡，從而提供高效穩定的、安全可靠的信息傳輸通道，滿足鋼鐵企業集控中心作業信息傳輸要求。

　　關鍵詞：鋼鐵企業集控中心;以太網;環形結構;穩定性

　　為了保證集控中心的安全穩定運行，實現對生產操作的遠方集控，必須要有安全可靠的通信系統來保證各處理單元至集控中心的數據信息可靠傳輸。近年來，隨著以太網技術的不斷發展，三層網絡的傳輸速率、可靠性以及可管理性方面均有了有效的提升和改進，通過合理規劃，能夠有效消除網絡傳輸過程中存在的不穩定因素，滿足鋼鐵企業集控中心與現場設備信息交互要求。

　　1、鋼鐵企業集控中心網絡通訊需求

　　鋼鐵企業集控中心網絡建設主要是將分散在各自區域不互通的獨立處理單元進行網絡聯通的一個企業級網絡，主要用于各獨立處理單元間和與集控中心間的控制信息、視頻信息和生產信息的傳輸。網絡傳輸距離通常在5公里以上，甚至可達百公里以上;網絡運行方面需滿足7*24小時無終斷的實時數據穩定傳輸。

　　2、鋼鐵企業集控中心網絡通訊設計方案

　　基于網絡通訊實時性要求，考慮網絡帶寬和信息安全因素，集控中心網絡設計可分為三套網絡進行設計，控制系統網絡、管理系統網絡和視頻網絡。下面將圍繞穩定性和實時性要求最高的控制系統網絡展開設計。

　　2.1、交換技術選擇

　　數據交換技術方面，當前較為成熟的三層交換技術能夠滿足集控中心信息交互的實時性需求。隨著Internet的發展，局域網和廣域網技術得到了廣泛的推廣和應用。數據交換技術從簡單的電路交換發展到二層交換，從二層交換又逐漸發展到今天較成熟的三層交換。三層交換技術就是：二層交換技術+三層轉發技術。它解決了局域網中網段劃分之后，網段中子網必須依賴路由器進行管理的局面，解決了傳統路由器低速、復雜所造成的網絡瓶頸問題。

　　2.2、網絡架構選擇

　　網絡架構方面選擇當前較為流行的三層網絡架構模式，確保集控中心通訊的整體穩定性。三層網絡架構將復雜的網絡設計分成三個層次——接入層、匯聚層和核心層，這三個層次分別側重于某些特定的功能：核心層主要用于網絡的高速交換主干，匯聚層著重于提供基于策略的連接，而接入層則負責將包括電腦，AP等在內的工作站接入到網絡。這樣的設計能夠將一個復雜的大而全的網絡分成三個層次進行有序的管理。

　　2.3、網絡結構選擇

　　在總線、星型、環形三種網絡結構中，考慮集控中心7*24小時穩定性需求，選擇環形結構，解決鏈路中斷造成的通訊中斷風險。環形網絡拓撲在層次化組網、節省線路資源(比如光纖、Cable等)、提供靈活快速的保護、簡化組網拓撲和簡化網絡管理等方面具有總線形和星形方式不具有的優點。最大的優點就是可基于其小于50 ms的保護倒換能力，給數據通道提供快速的故障恢復能力。

　　3、鋼鐵企業集控中心網絡通訊實施方案

　　結合鋼鐵企業集控中心及以太環形網絡工作特點，將以太環形網絡組建到鋼鐵企業集控中心，組成監控操作控制系統，實現在線操作、監控等，使生產處于動態控制狀態中，根據現場實際情況，實時、協調組織，實現對設備穩定、精準的自動控制。

　　3.1、網絡搭建方式

　　環網結點主要連接交換機附近的工業設備，以實現數據采集和控制信號的傳送。整體網絡結構如圖(圖：鋼鐵企業集控中心以太環形網絡結構示意圖)。在中央集控中心的服務器、工作站等設備可通過以太網卡直接接入到核心交換機的端口上，現場PLC或其他設備可直接通過雙絞線就近接入附近的交換機對應的端口上。交換機之間采用光纖連接，構成光纖環路。當某段光纖出現問題時，交換機自動切換路徑，通過另外路徑實現信息的轉發，實現路徑的冗余，滿足鋼鐵企遠程集控對網絡穩定性的要求。

　　3.2、設備的選擇

　　在交換設備選型方面，要考慮鋼鐵企業現場的特殊性，普通電信交換機在抗干擾、電磁兼容性等方面無法完全適應現場環境的要求，使用壽命也會大幅降低，因此在交換設備的選擇上需選擇工業級以太網交換機，在部分防爆區域或特殊區域，還需考慮高溫、高濕、塵埃、震動等環境因素，滿足區域防爆和安全要求。性能參數方面結合企業下聯設備數據傳輸量和延時需求，選擇合適的性能的交換機，遵從核心層優于匯聚層，匯聚層優于接入層的原則進行性能參數的選擇。

　　4、小結

　　隨著智能時代的到來，鋼鐵企業集控中心模式將成為未來工廠建設的主流模式，作為主要構成部分的通訊網絡是集控中心管控模式實施的基礎，網絡的實時性、穩定性直接關系到集控中心能否正常工作。隨著以太網技術的不斷發展，當前不僅在辦公系統中應用，在工業自動控制領域也得到了廣泛的應用，能夠滿足其實時性、安全性需求，同時通過構建環形網絡使網絡的可靠性有了充分的保障。未來隨著通訊技術的不斷發展，集控中心的網絡通訊模式可能會向無線傳輸轉移，但就當前技術來說，以太環形網絡有效滿足了集控中心所有通訊的需求，具有普遍的適用性。

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