工业以太网交换机的具体应用和部署ppt课件

1、工业以太网交换机的详细运用和部署工业以太网交换机的详细运用和部署纲要纲要 1 1、工业以太网交换机、工业以太网交换机2 2、工业以太网交换机在智能变电站中的运用、工业以太网交换机在智能变电站中的运用3 3、工业以太网交换机在轨道交通综合监控系统中的运用、工业以太网交换机在轨道交通综合监控系统中的运用4 4、工业以太网、工业以太网PROFINETPROFINET革新制丝线控制系统处理方案革新制丝线控制系统处理方案工业业以太网网交换换机Industrial Ethernet SwitchesIndustrial Ethernet Switches是可以满满足工业现场业现场需求，技术术上与与商业业以

2、太网网交换换机兼容，而实时实时通讯讯、可靠性、稳稳定性、平安性、环环境顺应顺应性等各方面要求高于商业业以太网网交换换机的一种种以太网设备网设备。可细细分为为分为网为网管型ManagedManaged和非网网管型UnmanagedUnmanaged。网网管型工业业以太网网交换换机具有单单位价值值高的特点，目前占据市场场主流。特征： (1) (1)功能：工业业以太网网交换换机与与工业网络业网络通讯讯更加接近，比如各种现场总线种现场总线的互通互联联、设备设备的冗余以及设备设备要求的实时实时性。 (2)(2)性能：主要表达达在适用外界环环境的参数参数不一样样，工业环业环境除了特别恶别恶劣的环环境之外，

3、还还要求有EMIEMI电电磁兼容、温温度、湿湿度、防尘尘等，特别别是温温度对对工业网络设备业网络设备的影响响是最广泛的。工业以太网交换机简介工业以太网交换机简介 根据Frost & Sullivan的行业研讨，从2019年开场，中国工业以太网交换机市场需求出现大幅增长。2019年，中国工业以太网交换机市场规模达5.4亿人民币，估计未来会以26.2%的增速坚持增长如下图，2019-2019年的CAGR为26.2%。 中国工业以太网交换机市场规模中国工业以太网交换机市场规模中国工业以太网交换机正处于产品生命周期的生长期，被广泛运用于交通、电力、冶金、煤炭、石化、水处置等行业。工业以太网交换

4、机的运用工业以太网交换机的运用 1 1、工业以太网交换机、工业以太网交换机2 2、工业以太网交换机在智能变电站中的运用、工业以太网交换机在智能变电站中的运用3 3、工业以太网交换机在轨道交通综合监控系统中的运用、工业以太网交换机在轨道交通综合监控系统中的运用4 4、工业以太网、工业以太网PROFINETPROFINET革新制丝线控制系统处理方案革新制丝线控制系统处理方案u智能变电站的概念是随着智能电网概念的提出而一并智能变电站的概念是随着智能电网概念的提出而一并提出的，可以讲是智能电网的一个最重要、最关键的提出的，可以讲是智能电网的一个最重要、最关键的“终端，承当为智能电网提供数据和控制对象的

5、功能。终端，承当为智能电网提供数据和控制对象的功能。 u采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通讯平台网络化、信息共享规范化为全站信息数字化、通讯平台网络化、信息共享规范化为根本要求，自动完成信息采集、丈量、控制、维护、计根本要求，自动完成信息采集、丈量、控制、维护、计量和监测等根本功能，并可根据需求支持电网实时自动量和监测等根本功能，并可根据需求支持电网实时自动控制、智能调理、在线分析决策、协同互动等高级功能控制、智能调理、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。因此，智能变电站需求数字化的通讯平台。的变电站。因此，智能

6、变电站需求数字化的通讯平台。u基于基于IEC61850IEC61850规范的变电站网络通讯是最大的共同点。规范的变电站网络通讯是最大的共同点。智能变电站概念智能变电站概念数字化平台 通讯网络； 二次设备； 工具软件。 功能： 取消长电缆衔接，提高系统性能，同时消除事故隐患； 运用IEC 61850规范，有利于设备之间的互操作。电子式互感器 有源式电子式互感器； 无源式电子式互感器。 功能： 处理传统互感器的固有缺陷； 节约绝缘和资料本钱。智能一次设备 高压设备本体； 智能组件。 功能： 监视设备运转形状，消除事故隐患; 提高设备运转寿命，降低全生命周期本钱； 实现智能操作。高级运用 全景数据反

7、演； 一体化在线五防； VQC； 程序化顺控功能； 网络记录分析； 分担主站负担。 功能： 提高电网智能化程度。智能变电站的组成智能变电站的组成星形拓扑构造星形拓扑构造最小延迟最小延迟从从IDEIDE到到IDEIDE之间只需三跳；之间只需三跳；全部衔接到中心交换机通常本钱高且不全部衔接到中心交换机通常本钱高且不易实现；易实现；没有冗余没有冗余任一电缆任一电缆/ /交换机的缺点能够交换机的缺点能够导致多个导致多个IDEIDE与站控级断开。与站控级断开。典型网络构造典型网络构造环形拓扑构造环形拓扑构造N+1N+1网络冗余容错才干；网络冗余容错才干；采用采用RSTPRSTP自动组态；自动组态；多环衔

8、接可以组成网格形拓扑构造。多环衔接可以组成网格形拓扑构造。通讯网络：基于可行性、可靠性、重要性等站控间隔层网络功能和综自站一样多套用成熟方案国外单环网，国内单/双星过程层网络采样值: 点对点组网-点对点-组网GOOSE: 组网-点对点-组网交换机VLAN: 工程化运用GMRP、1588智能变电站系统中基于工业以太网交换机的通讯网络智能变电站系统中基于工业以太网交换机的通讯网络 网络构造的引荐采样值、采样值、GOOSE、同步三网合一将提高系统可靠性、同步三网合一将提高系统可靠性GOOSE和采样值合网和采样值合网带宽上具有可行性带宽上具有可行性(稳定流量和突发性流量配合稳定流量和突发性流量配合)

9、降低了本钱降低了本钱48点点/周波供维护测控，周波供维护测控，200点点/周波点对点供计量周波点对点供计量9-2、48点点/周波，周波，16回到达回到达80Mbit/s以太网时钟同步与采样网合一以太网时钟同步与采样网合一IEEE 1588v2，硬件参与，硬件参与，ns级对时，满足计量要求级对时，满足计量要求提高了采样数据的可靠性提高了采样数据的可靠性过程层合网的能够性过程层合网的能够性智能变电站网络机构智能变电站网络机构智能变电站网络机构智能变电站网络机构智能变电站网络机智能变电站网络机均不包含组网部分均不包含组网部分性能方面性能方面PerformancePerformance电磁兼容性和和可

10、靠性必需到达或高于维护安装的要求电磁兼容性和和可靠性必需到达或高于维护安装的要求符合符合IEC61850-3IEC61850-3，IEEE1613 CLASS2IEEE1613 CLASS2规范规范顺应恶劣环境，宽任务温度范围无风扇散热：顺应恶劣环境，宽任务温度范围无风扇散热：40 to +8540 to +85?C C，湿度达，湿度达95%95%交换功能方面交换功能方面Switching FunctionsSwitching Functions保证保证GOOSEGOOSE报文传输，零丢包报文传输，零丢包保证网络实时性，支持优先级保证网络实时性，支持优先级支持支持VLANVLAN支持支持RST

11、PRSTP网络冗余网络冗余具有足够的平安性具有足够的平安性支持链路聚合支持链路聚合带端口镜像功能带端口镜像功能支持组播管理，支持组播管理，GMRPGMRP时钟同步，时钟同步，SNTPSNTP，IEC61588IEC61588IE1588IE1588智能变电站系统对工业以太网交换机的要求智能变电站系统对工业以太网交换机的要求注：本部分内容主要来源于智能变电站实时报文的优先级处置智能变电站实时报文的优先级处置过程层网络站控层网络全线速交换机，100%可用带宽添加带宽假设100Mbps不够，采用1000Mbps作为主干交换机必需支持GOOSE报文采用IEEE802.1p优先级采用IEEE802.1q

12、VLAN隔离实时数据IGMP Snooping用于组播过滤和管理实时性问题的处理实时性问题的处理减少广播流量隔离带有关键实时数据的IEDs，这些设备不需求处置无关的数据包隔离产生大量数据输出的设备VLAN(802.1Q)VLAN(802.1Q)GMRPGMRP组播功能组播功能 GARP Multicast Registration Protocol，二层IEEE 802.1D规范。 在支持GMRP的交换机和安装之间传输组播注册信息，动态维护组播地址表。 GMRP = off 组播被发送到交换机的一切端口；GMRP = on 组播只发送到“member端口。IEEE 1588 IEEE 1588

13、 时钟同步时钟同步 浙江绍兴绍兴110kV110kV大侣变电侣变电站 来来源于ROGGEDCOMROGGEDCOM基于工业以太网交换机的智能变电站实践案例基于工业以太网交换机的智能变电站实践案例 p浙江外陈陈220kV220kV智能变电变电站 上海南桥桥500kV500kV智能变电变电站 来来源于 ROGGEDCOM ROGGEDCOM生产厂商主要产品CiscoCisco IE 3000 SeriesHIRSCHMANNMACH Series、RS20/30/40 Series、MS20/30 SeriesROGGEDCOMRSG2k SeriesMOXAEDS 508 Series、NPor

14、t 5600 Series PT-7728东土SICOM3024P SeriesSIEMENSSCALANCE XR SeriesKorenixJetNet 5000 Series中国市场中运用于智能变电站的工业以太网交换机产品中国市场中运用于智能变电站的工业以太网交换机产品 中国国工业业以太网网交换换机市场场活泼泼着大约约5050家厂厂商。这这些厂厂商可以被简单简单地分成两个阵营两个阵营，一类类是以赫思曼为为代表的传统传统意义义上的产产品供应应商，另一类类是以西门门子为为代表的系统处统处理方案供应应商。有些厂厂商两种两种角色兼备备，如西斯耐特。 分销销是中国国工业业以太网网交换换机市场场的主

15、要渠道。有近70%70%的工业业以太网网交换换机是经过经过分销销的方式进进入到市场场的。通常外资资企业业采用分销销的方式销销售产产品，内资内资企业业采用直销销的方式。 比如像HIRSCHMANNHIRSCHMANN、ROGGEDCOMROGGEDCOM、SIEMENSSIEMENS、MOXAMOXA这这些市场规场规模大的厂厂商，他们们在国内国内的一线线城市北京、上海、深圳圳等都有代理商，上海海得等是中国国工业业以太网网交换换机市场场上比较较知名的经销经销商 而国内国内的很多中小企业虽业虽然有消费费工业业以太网网交换换机的才干，但是却没没有做市场场推行，也没没有更多的销销售渠道，这这已成为为制约

16、约其开开展的重要要素。工业以太网交换机走向市场的方式工业以太网交换机走向市场的方式 1 1、工业以太网交换机、工业以太网交换机2 2、工业以太网交换机在智能变电站中的运用、工业以太网交换机在智能变电站中的运用3 3、工业以太网交换机在轨道交通综合监控系统中的运用、工业以太网交换机在轨道交通综合监控系统中的运用4 4、工业以太网、工业以太网PROFINETPROFINET革新制丝线控制系统处理方案革新制丝线控制系统处理方案 轨道交通系统由许多个子系统组成，包括控制和调度系统信号系统、环境监控系统、网络化视频监视系统和供电系统。这些系统在轨道交通运转过程中起着极大作用，就像轨道沿线分布着不同站点一

17、样，它们通常分布在各个不同的地方。 轨道交通综合监控系统(ISCS)的主要功能包括对机电设备的实时集中监控和各系统之间协调联动。一方面，经过ISCS系统可实现对PSCADA、FAS、BAS、ACS、PA、PSD、AFC、CLK等系统进展实时集中监控的根本功能。另一方面，经过ISCS系统，还可实现晚间非运营情况下，日间正常运营情况下、紧急突发情况下和重要设备缺点情况下各相关系统设备之间协调互动等高级功能。轨道交通综合监控系统轨道交通综合监控系统高可靠性高可靠性 实时监视和图像获取：视频监视系统必需实现交通情况的实时传输。实时监视和图像获取：视频监视系统必需实现交通情况的实时传输。 高带宽高带宽

18、无线网络：每个十字路口的交通控制器应该可以运用无线网络来传输一部分信号来实现信息的同步，这样可以无线网络：每个十字路口的交通控制器应该可以运用无线网络来传输一部分信号来实现信息的同步，这样可以减少线缆的费用。减少线缆的费用。 嵌入式计算才干嵌入式计算才干 嵌入式计算机对控制信号进展实时运算，然后给出正确的控制战略。嵌入式计算机对控制信号进展实时运算，然后给出正确的控制战略。 超长间隔传输超长间隔传输 冗余电源和网络：冗余性在交通系统中扮演着重要的角色，它可以保证整个系统无延续运转。冗余电源和网络：冗余性在交通系统中扮演着重要的角色，它可以保证整个系统无延续运转。 抗干扰抗干扰 宽温设计：通常，

19、交通自动化系统中所采用的设备必需可以在宽温设计：通常，交通自动化系统中所采用的设备必需可以在-40-40到到7575的温度范围内正常任务。的温度范围内正常任务。 实时以太网实时以太网 铁路系统需提供实时信息铁路系统需提供实时信息, ,并开需求开放快速的传输网络。并开需求开放快速的传输网络。 轨道交通综合监控系统要求轨道交通综合监控系统要求 来来源于MOXAMOXA轨道交通综合监控系统网络构造轨道交通综合监控系统网络构造完好的轨轨道交通系统统是一个层个层次化的网络网络。设备层设备层控制网络网络普通采用现场总线现场总线，它们经过网关实现与它们经过网关实现与以太网络网络的通讯讯。一切的现场现场信息经

20、经由以太网络网络被传输给传输给上层网络层网络。 任务务站级级控制网络经过网络经过以太网将网将各车车站的主要子系统衔统衔接起来来，然后被集成到骨干网络网络以实现实现站与与站之间运转间运转信息的传输传输。 骨干网络网络搜集到来来自各站点的系统运转统运转信息并将它们传输并将它们传输到中控室。这这样样，中控室得到足够够的信息之后便可以对对系统进统进一步分析和控制。 设备层网络设备层网络主要采集来来自PLCPLC、DCSDCS系统统、现场现场I/OI/O设备设备、SCADASCADA和CCTVCCTV系统统的系统运转统运转信息，并经过网关将这并经过网关将这些信息发发送到以太网网上。骨干网络运网络运用的是

21、千兆以太网络网络，它它可以为为站与与站之间间的数数据、图图像传传输输提供足够够的带宽带宽。一切的站点都采用三层网络层网络的构构造衔衔接在一同，实实现现了系统稳统稳定运转时运转时所需信息的整合。轨道交通综合监控系统处理方案描画轨道交通综合监控系统处理方案描画ISCS ISCS 系统三层骨干交换机系统三层骨干交换机EDS-828-G52EDS-828-G5248G+4 10G48G+4 10G口万兆模块化三层网口万兆模块化三层网管型管型工业以太网交换机工业以太网交换机 最多支持最多支持4848个千兆端口，个千兆端口，4 4个个万兆端口万兆端口 支持支持RIP V1,V2,OSPFRIP V1,V2

22、,OSPF，VRRPVRRP等等三层协议三层协议 Turbo Ring( Turbo Ring(自愈时间自愈时间20ms20ms，全负载全负载) )和和RSTP/ STPRSTP/ STP 来源于来源于MOXAMOXA轨道交通综合监控系统中交换机的性能需求轨道交通综合监控系统中交换机的性能需求BAS BAS 系统二层系统二层 PLC PLC 通讯交换机通讯交换机 EDS-600EDS-600系列系列 紧凑型模块化网管型以紧凑型模块化网管型以太网交换机太网交换机 紧凑型模块化设计紧凑型模块化设计 支持支持 Turbo Ring Turbo Ring和和RSTP/STP(IEEE802.1W/ D

23、) RSTP/STP(IEEE802.1W/ D) 以太网以太网冗余冗余 支持支持 QoS QoS，IGMP IGMP snooping/GMRPsnooping/GMRP，VLANVLAN，LACPLACP，SNMPv1/v2c/v3SNMPv1/v2c/v3，RMONRMON ISCS 系统系统FEP X86 平台平台DA-710系列系列基于基于x86架构机架式嵌入式工架构机架式嵌入式工业计算机业计算机配备配备4个扩展模块插槽，可用个扩展模块插槽，可用于扩展于扩展网口或串口，每个模块最多网口或串口，每个模块最多8个端口个端口 Intel赛扬赛扬M 2.0 GHz处置处置器，前端总线器，前端

24、总线频率频率533 MHz 4个独立个独立MAC千兆网口，支千兆网口，支持冗余网络持冗余网络ISCS 系统系统FEP RISC 平台平台、 来源于来源于MOXADA-662DA-662系列系列基于基于RISCRISC架构机架式嵌入式计算机架构机架式嵌入式计算机 国家电网电磁兼容性国家电网电磁兼容性4 4级认证级认证 Intel X Scale IXP-425 533 MHZ Intel X Scale IXP-425 533 MHZ处置器，处置器， 板载板载128 MB RAM128 MB RAM，32 MB Flash32 MB Flash 内置内置LINUXLINUX或或WINCE 5.0

25、WINCE 5.0操作系统操作系统 16 16个软件选择个软件选择RS-232/422/485RS-232/422/485串口串口 PSCADAPSCADA系统系统 工业级光纤收发器工业级光纤收发器/ /光电转光电转换器换器IMC-101IMC-101系列系列工业级工业级10/100/1000BaseT(X)10/100/1000BaseT(X)转转100/1000BaseFX100/1000BaseFX光电转换器光电转换器 Link Fault Pass-Through Link Fault Pass-Through (LFP)(LFP) 宽温型号支持宽温型号支持-4075-4075任务温任

26、务温度度 电源缺点或线路中断时，继电电源缺点或线路中断时，继电器输出警报器输出警报PSCADAPSCADA系统系统 串口设备联网效力器串口设备联网效力器NPort 5650INPort 5650I系列系列串口设备联网效力器串口设备联网效力器 一切串口信号带光电隔离维一切串口信号带光电隔离维护护 提供提供8 8个个RS-232/422/485RS-232/422/485三合三合一串口一串口 紧凑的桌面型设计紧凑的桌面型设计生产厂商主要产品CiscoCisco IE 3000 SeriesMOXAEDS-828-G52、EDS-600系列HIRSCHMANNMACH Series、RS30 Ser

27、ies、MS40 SeriesSIEMENSSCALANCEX 400优创Magnum ES42轨道交通综合监控系统中交换机的产品轨道交通综合监控系统中交换机的产品 1 1、工业以太网交换机、工业以太网交换机2 2、工业以太网交换机在智能变电站中的运用、工业以太网交换机在智能变电站中的运用3 3、工业以太网交换机在轨道交通综合监控系统中的运用、工业以太网交换机在轨道交通综合监控系统中的运用4 4、工业以太网、工业以太网PROFINETPROFINET革新制丝线控制系统处理方案革新制丝线控制系统处理方案原电电控系统统的各个个工艺艺段由PLCPLC、触触摸屏屏、现现场场I/OI/O站组组成控制系统

28、统，现场总线将现场总线将各部件联联接；现场层与监现场层与监控管理层经过层经过以太网网交换换机进进展联联接。缺陷：工艺艺段进进展调调整时时，整个个工艺艺段的电电控系统统要重新设计设计；现场触现场触摸屏屏的人机界面功能薄弱，当现场当现场操作触触摸屏屏出现问题时现问题时，其所担任的监监控的工艺艺段就无法实现实现人机交互的功能；当当控制系统统的集中监监控计计算机停机包括正常停机和缺点停机时时，整条条制丝丝消费线费线就不能正常消费费。原制丝线控制系统原制丝线控制系统 PROFINET是一个整体的处理方案，它运用TCP/IP和IT规范，符合基于工业以太网的实时自动化体系。PROFINET可以实现与现场总线

29、的无缝集成；它可以满足用于一切客户需求的一致的通讯，将现场总线传输现场信息的实时性、运用方便、诊断功能强和经济性的特点，与工业以太网的多主站、通用性、同时可以经过采用不同速率来传输大数量信息的特点有机地结合起来。 由具有网络管理功能和三层交换路由功能的工业以太网交换机组成冗余光纤环网作为车间级的主干通讯网络网，主要用于各控制系统间的网络通讯和控制系统与集中监控系统间的通讯。 按照工艺段和各控制系统的控制范围划分，采用工业以太网交换机为各工艺段控制系统构建星型控制子网络，以提供各控制段主控器件和IO站点间的网络通讯。各控制子网可经过交换机接入主干网。 为集中监控系统构建子网络，该网络一方面经过以

30、太网交换机接入车间主干网，完成集中监控系统和控制系统间的网络通讯;另一方面经过交换机或Web效力器与厂级网络衔接，为厂级数据通讯提供网络接口，同时在与厂级网接口处安装硬件防火墙，以维护集控系统和控制系统平安，防止来自厂级网和Internet的损害。 一切网络设备采用双路供电，以保证网络设备具备冗余电源供应，确保网络的稳定可靠。基于基于PROFINETPROFINET新制丝线控制系统处理方案描画新制丝线控制系统处理方案描画实现实现功能：批次义务义务管理；集中监监控；消费报费报表、统计统计；设备设备控制；电电机维护维护和紧紧急断电断电；回路控制；在线诊断线诊断；报报警；变频变频控制。新制丝线控制系统网络构造图新制丝线控制系统网络构造图PROFINET交换机构建冗余光纤环网，各工艺段的电气设备不再按物理划分，全部就近接入工业以太网PROFINET。各工艺段的逻辑构造在组态时完成，与硬件位置无关。 PLC要求具备PROFINET接口，现场I/O子站的藕合器要求具备PROFINET接口。此外，交换机要求支持PROFIN