大型电厂的局域网组网方案可行性研究

1、毕业论文课题名称大型电厂的局域网组网方案可行性研究系/专 业 电气与自动化系/电子信息工程技术班 级计通 0611学 号学生姓名陈云虎指导教师郭晓剑/杨晓辉2009年 05月 25日目 录目 录2摘要：3Abstract：3引言41. 系统工作原理和功能51.1电厂自动化生产系统51.1.1、系统组成51.1.2、工作原理61.1.3系统功能62.系统硬件组成及问题72.1系统硬件组成722 系统存在问题82.2.1、计算机网络结构过时，易发生故障82.3系统升级方案103.软件设计103.1 CISCO路由器配置104. 网络布线方案154.1机房的布线方案154.2现场布线方法165、该系

2、统可行性研究195.1 系统性能可行性研究195.2系统造价可行性研究196.参考文献及相关数据206.1参考文献207、结束语218、谢 辞22摘要：发电企业正面临着前所未有的深刻变化：电力市场化、业务流程重组、管控一体化 这些变化改变了电厂企业运作的规律;另一方面，新技术不断涌现并迅速应用于发电企业，如现场总线控制技术、信息技术等。数字化电厂(e-powerplant)概念的出现，为发电企业提供了现代化生产管理的新思路。关键词：电力 信息技术 数字化 现代化生产管理 Abstract：Power companies are facing an unprecedented and profo

3、und changes：Electricity market, and business process reengineering, management and control integration . . these changes have changed the rules of operation of power enterprises; On the other hand, new technologies are emerging and rapidly applied to power generation companies, such as fieldbus cont

4、rol technology, and information technology. Digital power plant (e-powerplant) the emergence of the concept, for power generation to provide a modern production and management of new ideas.Key words: Power ,information technology ,digitize ,modern management引言电力是国民经济和社会发展的基础设施，电力设施的安全生产和可靠运营是保证社会正常运

5、转的前提条件。与此相应，为电力行业的运维管理提供支撑的电力数据通信网是电力行业自身的关键性基础设施之一，长久以来得到了极大的重视。与通信技术的发展相应，电力行业的数据通信网络也经历了从传统的TDM技术，到上世纪末的ATM技术，目前正在向IP技术演进。华能上海电力数据通信网近几年的发展主题也是逐步向IP宽带网络转型。经过多年的发展，华能上海电力的信息化建设已取得了很大成绩，已基本建成了基于传统的ATM和TDM技术的电力数据通信网络和一大批行业应用系统。然而，随着电力行业应用进一步向纵深发展，现有的ATM和TDM网络由于承载IP业务的高成本和低效率，已不适于作为行业信息化进一步发展的基础。基于最新

6、的IP通信技术，建设下一代的、高度可靠的多业务承载网络就成了华能上海电力数据通信网向下一代演进的必然选择。1、系统工作原理和功能1.1电厂自动化生产系统1.1.1、系统组成 厂级监控信息系统(SIS) 分散控制系统（DCS） 单元机组电气控制系统（ECS） 升压站控制系统（NCS） 现场总线控制系统（FCS） 汽机调节系统（DEH）1.1.2、工作原理在机组运行时，首先由厂级监控信息系统(SIS)从现场取得各个部分运行状态的原始数据，并通过网络发送到服务器。服务器将这些数据发送到公司大楼，公司大楼用打印机将这些数据备份。与此同时，一部分数据将进行处理，处理后反馈到分散控制系统（DCS），工作人

7、员根据这些数据来调整机组各个部分的工作状态，比如锅炉压力，进水流量等等。而单元机组电气控制系统（ECS），升压站控制系统（NCS），汽机调节系统（DEH），现场总线控制系统（FCS）都是独立的系统，通过检修设计大楼，公司总局，山楼的服务器进行调节和反馈，保证自动化生产的顺利进行1.1.3系统功能这些系统支撑了机组设备的正常运行，以网络为纽带，使人工控制和自动控制相结合，保证了生产的正常进行。这些系统数据以实时数据为主，网络承担了对各系统的采集点数据的传输工作，还要提供对这些系统的实时数据的连接。网络平台本身的稳定性、可靠性，和数据的实时性要求的满足都非常的重要，这些要求包括了对数据传输的延时，

8、延时抖动，丢包率等指标。2.系统硬件组成及问题2.1系统硬件组成名称厂家型号配置操作系统POS服务器DECDEC-alpha server，alphastation 255/300CPU:dec7000,memery:256MB,10mbps-bnc接口，SCSI硬盘4.3GB（rz29l-aa dec lyj0）, 2MB显卡,digital unix v4.0dPOS客户机DECDEC-alpha station alphastation 255/300CPU:dec7000,memery:128MB,10mbps-bnc接口，SCSI硬盘2GB（rz29l-aa dec lyj0）, 2

9、MB显卡,digital unix v4.0dP14 EDS服务器DECpersonal workstation 433auCPU:dec7000,memery:192MB,10/100mbps和10mbps-bnc接口，SCSI硬盘8GB两块, 2MB显卡,toshiba cd-rom xm-5702bdigital unix v4.0dP14 EDS客户机DECpersonal workstation 2001p2,4Mb显卡，4GB硬盘，128Mb内存,3com(3c900)网卡winnt4.0PDDS服务器DECmicroVAX3100-8846ZCM-A9vax7.1PMS 服务器D

10、ECDEC-alpha station alphastation 255/300已坏PDC 服务器hpkayak xuCPU:p2,memery:192MB,10/100mbps和10mbps-bnc接口，SCSI硬盘8GB1块, 2MB显卡,oshiba cd-rom xm-5702bwinnt4.022 系统存在问题2.2.1、计算机网络结构过时，易发生故障由于本系统设计于1997年，受当时数据传输技术的局限，计算机网络采用细缆连接的以太网。使用细缆组建的以太网有两个突出问题：其一，多个设备联接在一个物理网段上，当任何一台设备由于扯动或其它原因产生细缆断路和接触不良时，就会引起整个物理网段

11、瘫痪，所有联接在其上的设备都无法正常工作。而且由于接头多，查找故障点十分困难。在2003年5、6月间，多次发生操作员站3台客户机数据传输同时中断、计算机黑屏的现象，严重影响机组安全运行。其二，用细缆组建网络被当今主流技术所淘汰。主要原因是，这种结构的以太网在同一网段内，是用一种“冲突”的方式进行通讯。即当一台计算机设备向外发送数据时，它不管网络是否空闲，把数据直接发送到网上，以探知网络情况。当没有其他设备使用网络时，继续发送。当其他设备正在通讯时，就会被要求等待，但同时正在进行的通讯也被干扰。它这样不断的干扰其他设备的通讯，直到网络空闲，最终有机会发送自己的信息。在发送自己的信息时，又可能被其

12、他设备所干扰。这种冲突，当数据量较小时（负荷小于30），是可以被接受的，不会对网络速度有太大影响。但当数据量增大时（负荷大于40），就会使网络速度急剧下降。原工程师站频繁出现数据包丢失、启动速度慢的现象，但不是每次启机时都发生，因此故障原因一直未彻底找到。2.2.2、网络中设备备件采购困难，备件价格过高由于公司购并，Alpha 和VAX 计算机的用户量和产量锐减，成本增高。备件采购价格很高。同时，由于软件UNIX 和VMS 操作系统的扩展性能不好，无法支持新的外部设备，如磁带机、磁光盘机（MO）、调制解调器（Modem）、交换机和打印机等，只能寻找同型号的外部设备。同样，用于网络设计落后，我厂

13、使用的BNC口网卡已完全退出了市场。缺少必要的硬件设备已经成为DCS维护的瓶颈。2.2.3计算机设备维护困难，一旦发生故障难以及时解决由于数字设备公司(DEC)于数年前被康柏（Compaq）公司收购，而康柏（Compaq）公司又被惠普（HP）公司购并，Alpha 和VAX 计算机不再是该公司的主要产品。同时， Alpha 和VAX 计算机采用了不太常用的UNIX 和VMS 操作系统，这种软件必须与专用的计算机相配套使用，而且Alpha 和VAX 计算机价格太高，比较少见。对于生产机组，检修人员没有条件经常试验和练习，不易掌握。以上因素使计算机设备维护困难，一旦发生故障难以及时解决，势必影响机组

14、的稳定运行。2.3系统升级方案整个网络的核心交换设备采用Catalyst 6500双机结构，其它服务器群采用Catalyst 4500双机结构，关键服务器双网卡连接到Catalyst 4500。楼层交换机采用Catalyst 3560，双光纤上联到核心交换机Catalyst 6500。自动化生产控制网采用独立设计，双Catalyst 4500交换机连接各电气控制子系统终端和网关，采用灵活的连接方式，光纤或UTP电缆。13.软件设计3.1 CISCO路由器配置3.1.1、 LAN接口的配置LAN接口是路由器与局域网的连接点，每个LAN接口与一个子网相连，配置LAN接口就是将LAN接口子网地址范围

15、内的一个IP地址分配给LAN接口。配置方法如下：1.在特权模式下输入config t命令，按回车，路由器进入配置模式；2. 在配置模式下输入要配置的接口名，如interface ethernet 0，按回车，提示符变为config-if；3. 输入ip addressIP地址和子网掩码，如：ip address 。4. 配置完成后按Ctrl+Z退出配置，回到特权模式。可用show ip interfacee0命令查看配置参数。3.1.2、 WAN接口的配置WAN接口的配置方法和LAN接口一样，以配置串口1为例。1. 在特权模式下，输入conf

16、ig t命令，按回车进入配置模式；2.输入所要配置的WAN接口，如串口0，命令格式为：interface serial 0，按回车，进入config-if 模式；3.输入ip address 加ip地址和子网掩码，按回车完成。4.按Ctrl+Z结束接口配置，返回特权模式。可用show interface s0命令来查看串口配置。3.1.3、具体配置总公司VLAN 1办公楼VLAN 2检修设计VLAN 3公司VLAN 4服务器群VLAN 5局大楼VLAN 6路由+交换机代替三层交换机。RouterenRouter#conf tRouter(config)#host R1 R1(config)#n

17、o cdp runR1(config)#int fa 0/0R1(config-if)#no shut 打开物理接口R1(config-if)#int fa 0/0.1R1(config-subif)#encapsulation dot1Q 1R1(config-subif)#ip add R1(config-subif)#int fa 0/0.2R1(config-subif)#encapsulation dot1Q 2R1(config-subif)#ip add R1(config-subif)#in

18、t fa 0/0.5R1(config-subif)#encapsulation dot1Q 5R1(config-subif)#ip add R1(config)#int fa 0/1R1(config-if)#no shut R1(config-if)#int fa 0/1.3R1(config-subif)#encapsulation dot1Q 3R1(config-subif)#ip add R1(config-subif)#int fa 0/1.4R1(config-subif)#encapsu

19、lation dot1Q 4R1(config-subif)#ip add R1(config-subif)#int fa 0/1.6R1(config-subif)#encapsulation dot1Q 6R1(config-subif)#ip add SwitchenSwitch(vlan)#vlan 2VLAN 2 added: Name: VLAN0002Switch(vlan)#vlan 5VLAN 5 added: Name: VLAN0005Switch(vlan)#exitSwitch#c

20、onf tSwitch(config-if)#int fa 0/3Switch(config-if)#switchport mode accessSwitch(config-if)#switchport access vlan 2Switch(config-if)#int fa 0/4Switch(config-if)#switchport mode accessSwitch(config-if)#switchport access vlan 5Switch(config-if)#int fa 0/1Switch(config-if)#switchport mode trunkSwitchen

21、Switch(vlan)#vlan 3VLAN 2 added: Name: VLAN0003Switch(vlan)#vlan 4VLAN 5 added: Name: VLAN0004Switch(vlan)#vlan 6VLAN 6 added: Name: VLAN0006Switch(vlan)#exitSwitch#conf tSwitch(config-if)#int fa 0/2Switch(config-if)#switchport mode accessSwitch(config-if)#switchport access vlan 3Switch(config-if)#i

22、nt fa 0/3Switch(config-if)#switchport mode accessSwitch(config-if)#switchport access vlan 4Switch(config-if)#int fa 0/4Switch(config-if)#switchport mode accessSwitch(config-if)#switchport access vlan 6Switch(config-if)#int fa 0/1Switch(config-if)#switchport mode trunk4. 网络布线方案4.1机房的布线方案机房是网络系统的中枢，我们

23、在电厂综合办公区选择一个约30平方米的办室室做为机房。机房中间通过隔断隔成相等面积的两个房间，一个做为网络机房，一间用于监控机房。 我们的网线标准长度为90M，所以选择此间办公室做为机房容易向两方布线保证网络有效距离，设置一个42U（2000*600*800）机柜做为放置所有网络设备的中心，设置一个42U（2000*600*800）机柜做为放置所有通讯设备的中心，设置一个42U（2000*600*1000）服务器机柜做为放置所有机架服务器的中心。 机房铺高密度防静电地板，机房的防雷主要接入办公区防雷接地网。 4.2现场布线方法建筑群子系统： 电厂是一个独立的集中办公区，不与其他办公区进行网线接

24、入，所以不用考虑建筑群系统。 我们根据信息点的分布确定交换机的数量： 选用Catalyst 3548XL交换机。通过划分VLAN限制访问的用户权限。 管理子系统： 现场办公区主机柜：我们在机房内增加了x台48口配线架，将水平子系统的线路直接引入配线架中，在与工作区子系统的模块进行连接。 所以共需x台48五类网络配线架。 此处施工我们严格按5类布线进行打线、压线，确保机柜美观. 垂直干线子系统： 现场办公区为一层临建平房，所以基本不用垂直干线子系统。 水平子系统： 水平子系统指从楼层配线间至工作区用户信息插座。由用户信息插座、水平电缆、配线设备等组成。综合布线中水平子系统是计算机网络信息传输的重

25、要组成部分。采用星型拓扑结构，每个信息点均需连接到管理子系统。由UTP线缆构成。最大水平距离：90m（295ft）。 我们根据现场的情况提供两种布线方案： 1. 室内安装线槽。 办公区： 我们从机房引出所有的信息点的网线通过机房房角安装线槽，安装线槽将所有线缆放置其中，然后通过楼层的横梁布置小线槽向办公室的另一侧引入，然后直接引入办公室。 2. 室内布线，双绞线从楼内配线间出来后，到达各个办公室，并依墙角到达各应用点，以上路由均采用PVC管防护，进入室内后采用白色PVC管暗埋或PVC线槽到达指定位置，确保不改变原建筑整体格局，美观大方。 3. 在办公室集中办公区通过地面开槽将网络与电话线走在槽

26、内直接将面板固定在办公桌下面。 工作区子系统： 工作区指从由水平系统而来的用户信息插座延伸至数据终端设备的连接线缆和适配器组成。工作区的UTP/FTP跳线为软线（Patch Cable）材料，即双绞线的芯线为多股细铜丝，最大长度不能超过5M。 4.3、网络布线方案 4.3.1、机房的确定 机房是网络系统的中枢，我们在电厂综合办公区选择一个约30平方米的办室室做为机房。机房中间通过隔断隔成相等面积的两个房间，一个做为网络机房，一间用于监控机房。 我们的网线标准长度为90M，所以选择此间办公室做为机房容易向两方布线保证网络有效距离，设置一个42U（2000*600*800）机柜做为放置所有网络设备

27、的中心，设置一个42U（2000*600*800）机柜做为放置所有通讯设备的中心，设置一个42U（2000*600*1000）服务器机柜做为放置所有机架服务器的中心。 机房铺高密度防静电地板，机房的防雷主要接入办公区防雷接地网。 4.3.2、布线方法： 建筑群子系统： 电厂是一个独立的集中办公区，不与其他办公区进行网线接入，所以不用考虑建筑群系统。 我们根据信息点的分布确定交换机的数量： 7选用思科3500系列交换机7台。通过划分VLAN限制访问的用户权限。 管理子系统： 现场办公区主机柜：我们在机房内增加了x台48口配线架，将水平子系统的线路直接引入配线架中，在与工作区子系统的模块进行连接。

28、 所以共需x台48五类网络配线架。 此处施工我们严格按5类布线进行打线、压线，确保机柜美观. 垂直干线子系统： 现场办公区为一层临建平房，所以基本不用垂直干线子系统。 水平子系统： 水平子系统指从楼层配线间至工作区用户信息插座。由用户信息插座、水平电缆、配线设备等组成。综合布线中水平子系统是计算机网络信息传输的重要组成部分。采用星型拓扑结构，每个信息点均需连接到管理子系统。由UTP线缆构成。最大水平距离：90m（295ft）。 我们根据现场的情况提供两种布线方案： 1. 室内安装线槽。 办公区： 我们从机房引出所有的信息点的网线通过机房房角安装线槽，安装线槽将所有线缆放置其中，然后通过楼层的横

29、梁布置小线槽向办公室的另一侧引入，然后直接引入办公室。 2. 室内布线，双绞线从楼内配线间出来后，到达各个办公室，并依墙角到达各应用点，以上路由均采用PVC管防护，进入室内后采用白色PVC管暗埋或PVC线槽到达指定位置，确保不改变原建筑整体格局，美观大方。 3. 在办公室集中办公区通过地面开槽将网络与电话线走在槽内直接将面板固定在办公桌下面。 工作区子系统： 工作区指从由水平系统而来的用户信息插座延伸至数据终端设备的连接线缆和适配器组成。工作区的UTP/FTP跳线为软线（Patch Cable）材料，即双绞线的芯线为多股细铜丝，最大长度不能超过5M。 系统硬件列表：设备名称规格型号数量备注网络

30、配线架48口机柜内部机柜42U2000*600*800理线器5类双绞线5类面板模块面板为双口,和电话共用网络水晶头线号AMP辅材PVC线槽等5、该系统可行性研究5.1 系统性能可行性研究高性能 Catalyst 6500系列产品提供6，9，13槽机箱选择，同时提供高达720Gbps， 256Gbps不同级别的高性能交换处理引擎，为不同用户对性能要求提供了灵活选择。高达400Mpps的新一代的Catalyst 6500产品更是能够满足任何网络应用和规模的要求。核心节点间带宽为千兆光纤链路或多条千兆链路捆绑，并能够轻松的实现10G 万兆核心网络的升级。 高可靠性 核心节点Catalyst 6509

31、采用冗余备份配置，关键部件如处理引擎和电源均采用 冗余配置。在强大的IOS软件的支持下，可以保证交换引擎发生故障时实现毫 秒级的冗余切换，用户将基本不会意识到故障的发生。同时当单台设备被意 外断电或误操作的情况下，能够在几秒中内恢复网络的运行。包括电厂自动 化实时网络和电厂内部的支持系统，OA，MIS，财务的局域网。 高安全性 自动化生产控制网络的实时数据和其它各种系统的数据不经过相同的网络交换设备，在MIS网故障不能运行时，生产网络仍然能够独立的运行。5.2系统造价可行性研究设备以及项目估价Catalyst 6500（2台）300，000Catalyst 4500（2台）250，000Catalyst 3560（2台）100，000配线及附件10，000桥架及管材等200，000施工费用200，000技术支持500，000总计1560，0006.参考文献及相关数据6