高坝洲升船机计算机监控系统网络分系统调试.doc

高坝洲升船机计算机监控系统网络分系统调试石晓俊1 廖沛霖1 易春辉1，2（1. 西安航天自动化股份有限公司，陕西 西安 710065；2. 西安交通大学，陕西 西安 710049）摘 要：高坝洲升船机计算机监控系统工业以太网由A、B双冗余环形光纤网络组成，具有较高的通讯可靠性和灵活性，文章介绍了通讯网络的组成和网络分系统调试的前提条件、内容、方法、结果及最终结论，可供其它采用双冗余环形光纤快速网络的工程的计算机监控系统通讯网络分系统调试作为参考。关键词：网络调试；计算机监控；升船机；高坝洲Network Subentry Debug of the Computer Control System of the Gaobazhou Ship LiftSHI Xiao-jun1, LIAO Pei-lin1, YI Chun-hui1，2(1. Xian Aerospace Automation Company Ltd., Xian 710065, Shaanxi, China2. Xian Jiaotong University, Xian 710049, Shaanxi, China)Abstract：Industrial Ethernet network of the Gaobazhou ship lift computer monitoring and control system is made up of A and B, which is a double redundancy ring optical fiber network. The network has good reliability and agility. The structure of the network and the precondition conditions, contents, means, results and final conclusions of the network subentry debug are introduced in this paper. The paper may supply references to the network subentry debug of the computer monitoring and control system which use double redundancy ring optical fiber network.Key Words：network debug; computer control; ship lift; Gaobazhou中图分类号：TP206 文献标识码：B 文章编号：1 概述高坝洲水利枢纽1下距清江入长江口12km，上距隔河岩水利枢纽约50km，是清江干流三个梯级电站中最下游的一个梯级电站,也是隔河岩水电站的反调节水库。高坝洲通航建筑物布置在枢纽右岸，采用钢丝绳卷扬全平衡垂直升船机方案，过船规模300吨级，最大提升高度40.3m，船厢加水总重约1560t。船舶过坝时,通过上、下闸首驶入装有水的钢质承船厢内。承船厢由多根钢丝绳悬吊,通过设于承重塔柱顶部机房内的提升主机驱动,使之沿承重塔柱导轨垂直升降运行,运送船只过坝。2 网络系统组成及特点2.1 网络系统组成高坝洲升船机计算机监控系统网络由集控室各工作站之间的普通以太网和上、下位之间的工业收稿日期：作者简介：石晓俊, 1975年3月生, 男, 汉族, 陕西西安人, 硕士, 从事水利水电自动化工程的实践与研究工作。E-mail: .以太网组成。集控室内的普通以太网由1#操作员工作站、2#操作员工作站、网络服务器、多媒体工作站、工程师工作站、彩色打印机服务器和黑白打印机服务器构成。工业以太网由冗余双环光纤构成，环网上分布有九个节点，分别是：1#操作员工作站、2#操作员工作站、工程师工作站、主提升现地控制子站、传动控制子站、上闸首现地控制子站、承船厢A泵站现地控制子站、承船厢B泵站现地控制子站、下闸首现地控制子站和下闸首卧倒门现地控制子站。高坝洲升船机计算机监控系统网络连接见图1所示，以操作员工作站为中心的集中控制室（简称集控室）是升船机计算机监控系统的上位监控级，是指挥管理中心。它负责对全系统的监视和上位级别的控制，负责系统运行、管理所需要数据资料的存档和报告生成，为系统运行规律的优化设计提供条件，并负责上位监控软件的组织和修改、报警设定参数的修改；在系统发生故障时负责有关信息和数据的报警、提示及事故记录处理等。图1 高坝洲升船机计算机监控系统网络连接图2.2 网络系统的特点高坝洲升船机计算机监控系统工业以太网采用光纤作为通讯介质使其具有较高的通讯速率，采用A、B双环网络结构使其具有较高的可靠性，在任意某个子站网络交换机发生故障甚至某个网络瘫痪后能够自动切换保证通讯不中断。2.3 网络管理软件为了对各子站采用的Schneider Quantum系列PLC和Hirschmann的RS2系列网络交换机进行管理，在上位机上通过Hivision网络管理软件23对工业以太网进行管理，通过该软件可以对网络中的交换机和网络通讯模块快速地进行VLAN划分或其它项目的设置，同时也可以协助完成调试大纲上的各项调试项目。3网络系统调试3.1调试内容高坝洲升船机计算机监控系统网络调试分为以下10个项目：（1）网络模块（卡）、网络交换机的接线正确性及通电状态检查；（2）网络接口正确性测试；（3）网络通讯速率测试；（4）网络吞吐量测试；（5）网络介质利用率测试；（6）网络时间延迟测试；（7）网络数据通讯正确性、可靠性测试；（8）A、B网络切换测试；（9）网络系统自诊断功能测试；（10）网络故障保护功能测试。3.2调试条件高坝洲升船机计算机监控系统工业以太网调试应该满足以下几个条件：（1）升船机监控系统各子站及集控室所有设备到达现场并完成安装；（2）网络通讯光缆铺设完毕并完成测试；（3）各子站网络交换机和PLC通讯模块完成IP设置并有可靠电源供应；（4）PLC通讯模块和网络交换机加电后正常运行；（5）集控室内上位监控主机能正常启动并已安装有授权的Hivision软件等条件。3.3调试方法3.3.1 网络模块接线及接口检查网络模块接线及接口检查包括网络模块（卡）和网络交换机接线正确性及通电状态检测、网络交换机和各子站网络模块（卡）IP地址检测、网络交换机和各子站网络接口正确性检测等内容。因为高坝洲升船机计算机监控系统工业以太网由A、B两组冗余环形网络构成，所以两组网络之间采用不同段的IP地址，A网采用192.168.1.*，B网采用192.192.1.*。网络交换机IP地址检测方法是用串口线连接交换机与编程器（笔记本电脑），然后启动超级终端进行检测；PLC通讯模块的IP地址检测是通过Concept中的扩展配置来完成。在网络接线和接口正确性检查时为避免A、B两组网络间的交叉，采取分别调试的方法，即检查A网时停掉B网所有网络交换机的电源，检查B网时停掉A网所有网络交换机的电源。分别调整八个子站16台网络交换机（JH1JH16）上光纤尾纤的收发次序使其状态指示灯指示正常，此时可以通过在Hivision网络管理软件中设定扫描范围扫描出网络中的所有交换机。3.3.2 网络通讯参数测试网络通讯参数测试主要包括16台网络交换机各端口通讯速率、吞吐量、介质利用率和通讯时间延迟等测试内容，主要依靠Hirschmann公司的Hivision网络管理软件来完成。端口通讯速率即为设定值100Mbps；吞吐量因升船机运行工况和各子站数据流量不同而有所差异，在升船机静止工况下平均在0.20.4Mbps范围内，升船机运行工况下平均在0.40.6Mbps范围内；介质利用率即为吞吐量与通讯速率的比值，其百分比数值与吞吐量相同；各网络交换机通讯时间延迟均小于10ms，满足设计要求。3.3.3 网络系统功能测试网络系统功能测试包括通讯可靠性、网络切换功能、网络自诊断及故障保护等功能的测试。通讯正确性及可靠性可以通过Hivision软件中的SNMP Monitor工具3统计出各端口收发数据包的丢失和错误情况，测试未发现有错误包和丢失包的现象发生；其他各项功能性测试采用在InTouch环境下自主开发的网络监测软件来完成，该软件通过周期性向各网络模块发送测试脉冲实现网络的自动切换、自诊断及故障保护功能。4结论高坝洲升船机计算机监控系统网络分系统调试是计算机监控系统调试的重要组成部分，是随后监控主机及监控程序调试的基础。经过对监控系统工业以太网的各项检测和调试，可以得出以下结论：（1）高坝洲升船机计算机监控系统工业以太网中的快速网络交换机和PLC通讯模块接线正确、可靠，通电后运行状态正常；（2）该工业以太网具有较高的可靠性和灵活性；（3）网络具有较高的传输速率，完全可以满足升船机计算机监控的要求；（4）在InTouch环境下开发的网络实时监控程序可实现A、B网络间的自动切换和故障报警等功能，增强了网络的智能化管理。参考文献：1 西安航天自动化股份有限公司, 四川夹江水工机械厂. 湖北清江高坝洲升船机现场总