兆瓦级风力发电机组通讯网络方案

1.5兆瓦风力发电机组风机通讯网络方案随着风力发电机组大型化的发展趋势，风机通讯的即时性、可靠性、稳定性显得更为重要，为此，公司1.5兆瓦风力发电机组采用了工业以态网的组网模式。一．以态网介绍1．定义以太网是一种计算机局域网组网技术。IEEE制定的IEEE802.3标准给出了以太网的技术标准。它规定了包括物理层的连线、电信号和介质访问层协议的内容。以太网是当前应用最普遍的局域网技术。它很大程度上取代了其他局域网标准，如令牌环、FDDI和ARCNET。工业以态网是指应用到工业控制系统的以态网。它有以下优点：1)基于TCP/IP的以态网采用国际主流标准，协议开放、完善不同厂商设备容易互联具有操作性；2)可以实现远程访问、远程诊断；3)可以用不同的传输介质灵活组合，如同轴电缆，双绞线，光纤等；4)网络速度快，可达千兆甚至更多；5)支持冗余连接配置，数据可达性强，数据有多条通路可达目的地；6)容量几乎无限制，不会因系统增大而出现不可预料的故障，有成熟可靠的系统安全体系；7)可降低投资成本。2．网络基本构成1）总线型网络：总线型网络指各网络结点通过线路依次串联的网络。总线型网络的特点是组网简单，但信息传输占用同一物理链路，信号传输速率受到限制。其网络示意图如下：结点1结点2结点3结点4图1总线型网络结构2）环型网络：环型网络是指依次将各网络结点连接后，将链路首尾结点也连接的网络。环型网络是总线型网络的改进，它使数据传输的物理链路有2个方向，但在数据传输过程中，必须考虑数据冲突问题。其网络示意图如下：结结1结结2结结3结结4图2环型网络结构3）星型网络：星型网络是指某一结点与其他结点均有物理链路连接的网络。星型网络的特点是主结点与其他结点均有独立的传输链路，信息传输速率高，信息独立，保密性好，但组网复杂，成本高。其网络示意图如下：结结1结结2结结3结结4图3星型网络结构3．网络设备1）网卡：网卡（NetworkInterfaceCard，简称NIC），也称网络适配器，是计算机连接局域网的基本部件。在构建局域网时，每台计算机上必须安装网卡。网卡的功能主要有两个：一是将电脑的数据进行封装，并通过网线将数据发送到网络上；二是接收网络上传过来的数据，并发送到电脑中。2）集线器：集线器的英文名称就是我们通常见到的“HUB”，英文“HUB”是“中心”意思，集线器的主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离，同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。它工作于OSI参考模型第二层，即“数据链路层”。3）交换机：交换机的英文名称之为“Switch”，它是集线器的升级换代产品，从外观上来看的话，它与集线器基本上没有多大区别，都是带有多个端口的长方形盒状体。交换机是按照通信两端传输信息的需要，用人工或设备自动完成的方法把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术统称。广义的交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。4）路由器：第一，网络互连：路由器支持各种局域网和广域网接口，主要用于互连局域网和广域网，实现不同网络互相通信；第二，数据处理：提供包括分组过滤、分组转发、优先级、复用、加密、压缩和防火墙等功能；第三，网络管理：路由器提供包括路由器配置管理、性能管理、容错管理和流量控制等功能。4．工业以太网和民用以太网设备（交换机）的区别序号功能描述工业以太网交换机民用以太网交换机1设计及元器件制造标准工业级别民用级别2兼容性符合IEEE802.3标准符合IEEE802.3标准3链路故障恢复时间300毫秒30秒－1分钟4工业级环网协议支持不支持5工作温度范围-30℃——＋70℃0℃——＋45℃6散热方式褶皱外壳散热器风扇散热7外壳材料合金外壳强度高塑胶、铝制外壳，强度低8抗冲击能力强弱9防尘能力全封闭结构，防尘性好用散热风扇，防尘性差10防电磁干扰能力强弱11工作电压24VDC;220VDC;220VAC220VAC12电源冗余双电源单电源13电源过载保护支持不支持14安装方式DIN导轨，机架等安装方式桌面，机架15外观结构设计采用“后面板出线，前面板显示”结构支持普通连接方式二、风机通讯网络金风科技1.5兆瓦风机监控系统主要功能是获取统计风机运行数据，即时获取风机运行状态，并进行简单控制。由于风机控制主要是通过就地PLC完成，中央监控系统对就地信息获取的即时性要求并不高，但需要获取准确的风机运行状态与数据。另考虑风机中控与各风机间实际地理位置情况、风机通讯成本，及现场对通讯端口需求情况（一般只需要3个网口），设计采用自愈环网结构，提出以下网络方案：1单环网结构：中央监控服务器与现场各风机使用同一环网，如图：图4风机环型网络建议此方案建议应用在风机较少项目（10台以下）上。2多环网接入服务器结构：多环网结构适应大规模风电场及现场线路复杂的要求，并保证了数据传输的即时性、高效性(10台以上)。1）交换机通过多网卡进入各环网，这样通过物理连接确保各环网信息的独立性，如图：图5网卡连接多环网2）交换机通过中央交换机连接多环网结构使服务器端增强了可扩展性，将其他外围服务器或终端接入风机通讯网，利于后期新增风机功能。其网络结构如图：中心交换机图6中心交换机连接各环网3多环相切结构多环相切结构是指服务器已接入一风机环网，其他风机环网通过交换机切入此风机环网。这种网络各风机环网接入同一环网，对此环的带宽占用较多，对风机通讯速度有影响，但适合现场风机极为复杂线路。网络结构如图：图7多环相切结构三、设备供应及报价1连接设备1）光缆：风机间仍然采用可靠且传输速率高的光纤光缆作为通讯媒质。单模或多摸光纤及光缆型号根据现场情况决定，建议统一为单模光缆，以便后期扩容方便，但交换机成本会提高。光缆供应商主要有武汉长飞，上海锦慧。光缆配套设施可由光缆厂家采购订货。2）数据线：为保证数据在工业环境中有效可靠传输，风机通讯采用五类屏蔽双绞线，具体厂家待定。3）交换机：由于风机通讯在工业环境中，交换机使用必须严格使用工业交换机，适应复杂的工业环境。四．大坂城5台兆瓦级风机设计方案1．网络示意图如下：1号风机2号风机3号风机4号风机5号风机2．设备配置清单序号名称单位数量技术要求1监控计算机台1HpDL320P43.4GHZ/2GB/160GB2光纤以太网交换机个6EISX8M-100T/FCS3尾纤条48单模、SC接头、2米4终端盒个242入8出5接续盒个15个端口6光缆千米？单模、8芯3．方案特点说明该系统采用RapidRingTM的技术组成冗余以太环网，该环网有以下几个特点：1)使用光纤接口组成环网。2)保证网络在遇到故障时，通讯能在300毫秒内恢复(运用于20个以上交换机时)。3)环网链接断开时通过出错继电器、指示灯、或SNMP发出警报。4)支持双环网连接，对于单线的错误可以进行修复。FL-SWITCH-LM4TX/2FXSM产品技术特性:1)4电口2单模光纤口2)24VDC,冗余供电3)导轨安装4)报警干节点5)使用温度:-40℃...+75℃6)RSTP,SNMP,HTTP,BOOTP,TFTP7)对以太网网络进行组态，监控和调试8)对以太网模块进行地址设置(BootP)9)通过网络（TFTP）对固化软件进行下载10)通过SNMPManager对网络和模块进行诊断11)Windows95,98,NT,200012)HMI/SCADC控制中心完全集成13)HPOpenView、IBMTivoli全公司更宽范围的垂直集成2．尺寸（宽mm×高mm×厚mm）45×99×112