成都沙河自动化系统网络

• 关键词：自动化系统,,计算机网络,,光纤通信,,PLC
• 摘要：工业信息网络

一，项目概述
■ 成都沙河综合整治项目简述：

        沙河是成都市三大城市河流之一，位于成都东郊城区，起始于城北洞子口府河进水节制闸，河流自北绕城东向南，最终在三瓦窑成昆铁路上游约100m处汇入府河。主河道长22.22km。
沙河综合自动化系统设计原则：
        沙河综合自动化系统以计算机网络为基础、光纤通信为主信道，采用PLC及各种智能模块进行控制的数据、语音、视频“三网合一”方案，实现“数字化沙河”。综合自动化系统设计原则为“无人值班”（少人值守）。
沙河计算机监控系统软硬件设备和网络集成项目基本构成
        计算机监控系统软硬件设备和网络集成项目是沙河综合自动化系统的一部分，它包括三大部分内容，即监控中心上位机监控系统、通信组网（不含光缆采购及光缆施工）、各现地控制系统与监控中心的接口设计。沙河工程监控中心设在刘家碾。处于离沙河进口3公里处。
实现功能
        工程采用计算机监控系统软硬件设备和网络集成对沙河沿线的水闸、光彩照明、景观结点安全监视、喷泉、背景音乐等进行远程集中监控，达到提高自动化管理水平，节约能源和降低运行成本的目的。
二，网络拓扑 

三，网络设备选型
赫斯曼MACH3000系列、RS2网管产品系列

四，网络方案说明和特点
        本综合自动化系统通信网络采用光纤传输系统，组成环路。通信系统为综合传输/接入系统，采用1000M工业以太网作为传输链路，构成冗余“超级环”（HIPER-Ring），当光纤环路发生故障时，可以保证在500ms时间范围内实现网络自愈，各子系统与中心控制室的实时数据不会丢失。
        各子网络采用100M星形和环网拓扑结构相结合的网络通信方案。100M环网与闸站的1000M交换机须100M冗余上联。在闸站和闸站控制范围内的各个现地控制单元之间采用多模光纤构成冗余环网，当环网发生一个光纤断点时，网络能够在小于500毫秒的时间内自愈。
        本通信网络方案根据各个通信节点站的位置、环境特点和性能要求，采用目前最为可靠、成熟先进的网络技术和Hirschmann工业以太网设备，组成Hiper-Ring超级冗余环结构；监控中心和外场闸站主干交换机采用MACH3002模块化千兆骨干交换机，该交换机具有独立冗余的交换引擎和管理引擎；外场区域交换机采用卡轨式安装的工业交换机RS2-FX/FX。监控中心主干交换机与外场主干交换机之间通过单模光纤组成千兆冗余环网；节点卡轨式小交换机通过多模光纤组成百兆级的超级冗余环；每个外场主干交换机通过环间冗余的方式冗余下连一个百兆冗余环，形成主干千兆环带多个百兆环的高可靠性网络结构。下层终端设备可就近接入到区域内的主干交换机和卡轨式工业以太网交换机，各种控制管理的终端设备通过RJ45网口接入到卡轨式工业以太网交换机。
该网络系统具有如下几方面的特点：
1)多重冗余和高可靠性
a)所采用的MACH3000系列千兆以太网交换机均属于工业级以太网产品，是世界上第一个模块化的骨干交换机；具有双电源冗余输入，工作温度范围可以从0到50℃。外场节点小交换机为卡轨安装，能够抗粉尘、耐高温、高湿、强震动，工作温度范围为0℃～＋60℃，需符合南方公路通信现场的恶劣环境要求；卡轨式交换机应为无风扇设计，以提高设备的可用性。
b)所有的交换机都是完全工业级的网络产品。牢靠的重负荷设计，其性能指标远远超过普通的OA网络产品，传输性能也更好，设备延时更低，典型值为4微秒，更能满足实时性应用的要求。
c)HIRSCHMANN网络产品除了能满足工业现场的要求之外，还支持多种网络拓扑结构和多重冗余方式，如超级冗余环、Link Aggregation、Stand-By主备冗余、Dual-Homing等，当其中一条链路发生故障时可以自动切换到另外一条通道，切换时间小于1s，Hiper-Ring超级冗余环的切换时间应小于500ms。
d)支持VLAN、组播控制和Port Priority(端口优先级)设置，提高网络的可靠性和工作效率。
e)控制现场的交换机均提供一个附加触点，可把交换机的状态信息直接作为过程数据记录，并可用于报警。
f)网络安装和故障诊断比较方便。MACH3000系列交换机带有SNMP管理单元，而且还集成有基于WEB的管理系统，这为快速地进行网络组态、诊断、故障定位和管理提供了方便。
2)开放性和可扩展性
a)HIRSCHMANN工业以太网，完全符合标准的802.3以太网标准，支持光纤/双绞线连接和TCP/IP协议。
b)MACH3000交换机各层底板之间互为冗余，完全模块化，用户可以根据不同需要选择不同的配置；支持带电热插拔，方便在线维护，大大降低了用户的拥有成本和使用成本。
c)由于采用了专用的网管软件HiVision，它支持OPC Server，可以与工业监控组态软件实现数据通信，从而使网络管理集成到SCADA系统中进行统一管理。
3)严格的安全保证
a)在数据传输链路方面，由于骨干网的交换机都带有SNMP管理单元，集成了基于WEB的管理系统，支持RMON网管。从而保证了良好的安全性。
b)对交换机的管理采用了二级密码访问机制，可以关闭不用的交换机端口，防止外部设备的非法接入。
c)可以对交换机的端口和终端设备的MAC地址进行绑定，防止外部设备的非法接入。
4)Hivision 网络管理程序
赫斯曼的Hivision允许您观察网络上任何一个节点的设置。通过对网络的全面监视，您能够实现综合的负载和故障分析。HiVision图形方式的交互式用户界面以及设备图案化使您的工作更直接，更容易理解，并且其他方便的附加功能让您在使用时增加了巨大的价值。
• 监视结果可以利用E-Mail，SMS或参考视窗来显示或传送。
• 通过标准MIB集成OEM设备。
• 使用端口管理器对任意联接进行简单设置即可提供全面的负载和故障分析。
• 方便查询Hirschmann网络设备的状态，并具有故障陷阱处理功能，可对于整个网络或单一设备的故障陷阱历史进行精确跟踪。
• 自动发现并显示所有支持SNMP的设备，支持SNMP、RMON网络管理功能，自动识别所有的Hirschmann网络产品，显示网络的逻辑结构和IP地址与MAC地址之间的关系。
• 用高品质的图像真实地表示所监控的设备。
• 具有对标准RMON 1-3 & 9参数（统计、历史、报警和事件）的图形化显示
• 完善的帮助功能和集成的提示功能——提示、在线使用手册、在线帮助、在线指南和自动配置校验
• 集成了OPC2.0支持，可按OPC服务器的方式将Hivision监控的所有代理（交换机）的状态信息和TRAP报警直接传到HMI/SCADA软件中去。

 
5)MACH3000骨干交换机
        MACH 3000 工业级以太网交换机以极具吸引力的每端口价格提供了最高的数据处理速度，和最优的容错保护。所有这些特点均无须其它特殊硬件支持。它灵活的扩展功能为用户提供了最大的柔性。在MACH3000和导轨式交换机之间最优的超级冗余环和Dual Homing 机制，使之能够实现安全可靠的骨干网架构。在发生链路故障的情况下，它能够仅在几分之一秒的时间内采用网络冗余机制重建网络连接。MACH3000 提供了工业自动化网络和办公自动化网络连接的最佳解决方案。
        到目前为止，MACH3000已经在竞争中领先了相当长一段时间，但我们仍然一直在努力增加我们的领先优势。MACH3000支持安全又完善的赫斯曼超级冗余环（HIPER-Ring）和快速生成树协议（RSTP），它能在毫秒级时间内修复出现的通信故障。同时全面的介质模块使得与传统网络的自然连接成为可能——支持各种网络接口。MACH3000提供了最快的传输性能，通过特殊的工业路由提供了四个优先级的快速切换时间，同时它也支持第三层交换，从而保护了您现有的投资。
        因此，MACH3000不仅能够确保我们对于网络性能的要求，同时它把网络融合的思想带到了最高层次：它最快最可靠地实现了对视频、音频和数据的传输。
•使用无源底板实现故障保护。
•基本设备：MACH 3001，有两个基板插槽的MACH3002，有五个基板插槽的MACH3005，介质模块，电源单元和风扇模块。
•基板配置灵活，能够安装多个各种传输速率的介质模块（包括10/100/1000M的线速度）。
•每层底板都带有独立的交换引擎和管理引擎，实现了管理引擎和交