关键词：分散控制系统、可靠性、稳定性、交换机
引言:
伴随着控制技术和计算机网络的日益发展，分散控制系统从建立之初不断更新换代。分散控制系统简称DCS控制系统，操作便利，友好的人机界面，大大提高火电厂集中控制效率。降低企业人员成本，降低工作人员劳动强度，同时也保障机组可靠、经济、稳定运行。
一、DCS系统现状描述
华电乌鲁木齐分公司#1、#2机组为330MW 燃煤发电机组，均使用国电南自TCS3000系统。DCS通常采用分级递阶结构，每一级由若干子系统组成，每一个子系统实现若干特定的有限目标，形成金字塔结构。该厂的DCS系统主要由现场仪表、现场执行器、I/O模块、DPU控制器、上位交换机、下位交换机、工程师站、历史站、操作员站和服务器组成一个系统的整体。
下图是该厂DCS网络拓扑简图
现场仪表、现场执行器的信号通过下位交换机传递给服务器，各操作员站从服务器采集数据，再通过上位画面软件，把电信号转化成可视化数值。
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二、存在问题
1、该厂出现历史站工控机故障，造成上位网络瘫痪。由于交换机工作于OSI参考模型的第二层，即数据链路层，所有端口设备在同一个广播域内。历史站数据交换与访问量大，工控机故障导致整个上位网络瘫痪。
2、该厂出现下位交换机级联端口短暂中断，造成服务器数据刷新卡、顿，从而影响操作员站的数据访问。交换机日志反应出，部分数据由交换机级联端口传输，由于级联端口故障，服务器采集数据时对网络拓扑重新识别，造成数据中断几秒甚至几十秒。
三、解决方案分析
1、由于操作员站、工程师站、服务器、历史站在同一数据链路层内。由于各设备分工不同，数据访问量存在较大差异。现将原设备升级成1000M大容量以太网交换机，并设置两组VLAN，即虚拟局域网。将操作员站划为一组，服务器、历史站与工程师站划为一组，两组VLAN是两个不同的广播域，且两组VLAN有数据交换，但互不干扰，有效的避免了网络风暴的发生。
2、服务器从各个下位控制器采集信号，由于交换机级联，服务器采集数据有两条路径。为避免级联端口故障，在交换机内设置链路聚合（即指将多个物理端口汇聚在一起，形成一个逻辑端口，以实现出/入流量吞吐量在各成员端口的负荷分担），当一个端口故障，不会影响到级联功能的故障，有效避免了数据短暂中断。
四、结论
通过对上位、下位网络的配置优化，保证了数据的可靠传输和DCS控制系统的稳定运行，最大限度降低了数据在传输中的存在的风险，提高了火电厂DCS抵御风险的能力。
论文作者:李怡然, 陶爽
论文发表刊物:《中国电业》2019年第12期下
论文发表时间:2019/11/29
标签：交换机论文; 数据论文; 端口论文; 上位论文; 服务器论文; 操作员论文; 控制系统论文; 《中国电业》2019年第12期下论文;