淺談工業(yè)網(wǎng)絡(luò)在核電儀控系統(tǒng)中的應(yīng)用案例
核電站儀控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為:
本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/201612/330970.htm(1)一體化操作和信息管理網(wǎng)
該層網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)根據(jù)核電站的使用環(huán)境和隔離、防火的要求,選用光纜是適當(dāng)?shù)?。?duì)于其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭t根據(jù)核電站I&C站點(diǎn)多、容量大、可靠性高的需要,宜選冗余的雙環(huán)網(wǎng)絡(luò)。其網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議宜選TCP/IP協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)則宜選擇技術(shù)成熟,可靠和應(yīng)用廣泛的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng),RIUNIX。網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度要求100MBit/s或更高。
(2)自動(dòng)控制和保護(hù)層網(wǎng)絡(luò)
作為核安全級(jí)(1E級(jí))數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò),其模塊的硬/軟件必須是經(jīng)過(guò)核安全級(jí)(1E級(jí))的鑒定,有過(guò)成熟應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的產(chǎn)品。本文不做詳細(xì)描述。
非核安全級(jí)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)將各個(gè)過(guò)程控制功能組相互連接后再與操作和信息管理網(wǎng)絡(luò)通訊。功能組的劃分主要考慮所完成的功能,兼顧采購(gòu)合同的責(zé)任范圍,以減少設(shè)計(jì)接口,又便于調(diào)試維修。
公用通訊網(wǎng)主要將兩機(jī)組公共部分以及廠區(qū)少部分系統(tǒng)的信息與控制命令,分別與兩個(gè)機(jī)組的操作和信息管理網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊。
TXP通訊網(wǎng)絡(luò)有兩種:“電廠總線”和“終端總線”。兩種通訊網(wǎng)絡(luò)都是由若干OSM網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)通過(guò)光纖連接組成的虛擬環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。該總線結(jié)構(gòu)是通過(guò)使用SINECH1FO而建立起來(lái)的,基于IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)。OSM是SINECH1FO網(wǎng)絡(luò)核心部件。整個(gè)網(wǎng)是以環(huán)狀結(jié)構(gòu)相連接的,并通過(guò)OSM模件中的開(kāi)斷點(diǎn)實(shí)現(xiàn)環(huán)形結(jié)構(gòu)。當(dāng)虛擬環(huán)網(wǎng)上所有部件均正常工作時(shí),其中必有一塊OSM模件的電子開(kāi)關(guān)是打開(kāi)的(RM模式),在開(kāi)斷點(diǎn)上,來(lái)自兩個(gè)方向的信號(hào)受到監(jiān)視。當(dāng)虛擬環(huán)網(wǎng)上有一部件工作不正常形成開(kāi)路時(shí),信號(hào)僅來(lái)自單方向,則可以認(rèn)為是總線故障。在這種情況下,斷點(diǎn)將被關(guān)閉,該電子開(kāi)關(guān)閉合形成新的形式的總線網(wǎng)并且與此相連的總線部件將被重新結(jié)合在通訊網(wǎng)絡(luò)之中,重建過(guò)程小于0.3秒,同時(shí)報(bào)警通知系統(tǒng)維護(hù)人員排除故障,實(shí)現(xiàn)了冗余總線的設(shè)計(jì)。
虛擬環(huán)設(shè)計(jì)保證了內(nèi)在的單容錯(cuò),能使系統(tǒng)總線在單一故障情況下繼續(xù)工作。從可用率及冗余質(zhì)量上比較,與二取一的總線結(jié)構(gòu)相當(dāng),保證了系統(tǒng)單一故障容錯(cuò),增強(qiáng)了系統(tǒng)通信的可靠性。
1.1電廠總線
電廠總線是用于連接DCSlevel1層設(shè)備和連接用于level1和level2層之間通訊的處理單元(PU)。以下DCS設(shè)備連接在電廠總線上:
所有的自動(dòng)化控制系統(tǒng)AS620;
一對(duì)冗余的處理單元PU;
與安全級(jí)儀控系統(tǒng)之間的網(wǎng)關(guān);
第三方儀控系統(tǒng);
TXP系統(tǒng)的診斷系統(tǒng)DS670;
TXP系統(tǒng)的工程師站ES680;
DCS系統(tǒng)的時(shí)鐘發(fā)生器。
電廠總線的設(shè)計(jì)滿足下列要求:
(1)使用標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議
電廠總線是基于符合IEEE802.3/802.3u協(xié)議的以太網(wǎng)總線。符合ISO/OSI的7層通信模型。電廠總線在協(xié)議的結(jié)構(gòu)上有一些不同,主要差別在3層至7層。使用了西門子公司為適用工業(yè)通信開(kāi)發(fā)的SINECNETAP協(xié)議。
(2)單一故障容錯(cuò)能力
電廠總線在設(shè)計(jì)中被分割成多個(gè)環(huán)網(wǎng)。每個(gè)環(huán)網(wǎng)都滿足單一故障容錯(cuò),子網(wǎng)絡(luò)與總網(wǎng)絡(luò)之間的連接使用冗余熱備連接,使用光纖作為連接介質(zhì)。同時(shí)OSM分布在不同的I&C機(jī)柜內(nèi)并且使用獨(dú)立的供電。
所有連接在電廠總線上的設(shè)備(如AS620,Pu,網(wǎng)關(guān))都是通過(guò)物理隔離的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接到OSM上的,同樣分布在不同的I&C機(jī)柜內(nèi)并且使用獨(dú)立的供電。.
(3)不同序列和不同房間之間的電氣隔離
分布在不同房間的子網(wǎng)絡(luò)都是通過(guò)光纖連接的。
(4)隔離干擾和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通訊的優(yōu)化
為了盡可能隔離干擾和優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通訊,電廠總線被分為以下八個(gè)部分(如圖3所示):
總網(wǎng)絡(luò)
作為電廠總線的高速鏈路,使用了4個(gè)OSMBC08和2個(gè)OSMITP53。
非安全級(jí)序列A(NC˙A)子網(wǎng)絡(luò)
評(píng)論