以太網交換機在能源管理系統中的應用
2022-06-30 17:25
能源管理系統（Energy management system，簡稱EMS）是幫助工業生產企業在擴大生產的同時，通過能源計劃、監控、統計、消費分析、重點能耗設備管理和能源計量設備管理等多種手段，合理計劃和利用能源，節能減排、降低單位產品能源消耗，以提高經濟效益的信息化管控系統。
EMS網絡配置示意圖
典型能源系統架構主要包括能源調度管理中心、通訊網絡、遠程數據采集單元等物理結構
能源中心：以SCADA系統為核心，建立I/O Server實時數據服務器，實現在線的數據監控、工藝操作和實時的能源管理功能。
通訊網絡：采用工業級以太網交換機，建立中心冗余網絡和各個區域的環網冗余系統，從而建立高可靠性的能源數據采集通訊網絡。
數據采集：通過PLC、RTU等產品進行信號采集、通訊、協議轉換等技術手段，將能源介質參數的采集與生產控制系統隔離，并提供連續、真實、可靠的數據依據。
網絡解決方案
區域環網：
結合供配電系統、給排水監控系統、動力系統、環保系統、消防系統等劃分不同子區域來進行能源監控。子區域采用交換機組建冗余環網，向下與現場各個能源采集設備PLC、RTU的網口相連，用于采集現場壓力、流量、溫度、煤氣熱值、水質、閥門開閉、開關信號、動力設備運行狀態、主生產線設備的運行狀態等。向上通過兩臺交換機的千兆光纖端口連接到不同的三層交換機，將其中一條連接設置為主鏈路，另一條設置為備用鏈路。數據交換一般從主鏈路進行，當主鏈路發生故障或主鏈路的交換設備發生故障時，數據交換會自動切換到備用鏈路。
中心網絡：
在能源管理系統中，推薦使用兩臺全千兆冗余三層交換機作為中心網絡的匯聚交換機。其中一臺作為主機，連接各區域環網的主鏈路，另一臺為備用，連接各區域環網的備用鏈路。各區域環網可通過路由與主干中心網絡相連，實現各個區域環網之間數據共享，并把現場底層的信息及時傳送到能源中心，有效保證了整個通訊網絡的安全性、可靠性。
能源中心：
能源中心分為監控級和管理級，通過網管型交換機與匯聚三層交換機組成冗余的中心網絡。
EMS網絡配置示意圖
能源中心：以SCADA系統為核心，建立I/O Server實時數據服務器，實現在線的數據監控、工藝操作和實時的能源管理功能。
通訊網絡：采用工業級以太網交換機，建立中心冗余網絡和各個區域的環網冗余系統，從而建立高可靠性的能源數據采集通訊網絡。
數據采集：通過PLC、RTU等產品進行信號采集、通訊、協議轉換等技術手段，將能源介質參數的采集與生產控制系統隔離，并提供連續、真實、可靠的數據依據。
區域環網：
結合供配電系統、給排水監控系統、動力系統、環保系統、消防系統等劃分不同子區域來進行能源監控。子區域采用交換機組建冗余環網，向下與現場各個能源采集設備PLC、RTU的網口相連，用于采集現場壓力、流量、溫度、煤氣熱值、水質、閥門開閉、開關信號、動力設備運行狀態、主生產線設備的運行狀態等。向上通過兩臺交換機的千兆光纖端口連接到不同的三層交換機，將其中一條連接設置為主鏈路，另一條設置為備用鏈路。數據交換一般從主鏈路進行，當主鏈路發生故障或主鏈路的交換設備發生故障時，數據交換會自動切換到備用鏈路。
中心網絡：
在能源管理系統中，推薦使用兩臺全千兆冗余三層交換機作為中心網絡的匯聚交換機。其中一臺作為主機，連接各區域環網的主鏈路，另一臺為備用，連接各區域環網的備用鏈路。各區域環網可通過路由與主干中心網絡相連，實現各個區域環網之間數據共享，并把現場底層的信息及時傳送到能源中心，有效保證了整個通訊網絡的安全性、可靠性。
能源中心：
能源中心分為監控級和管理級，通過網管型交換機與匯聚三層交換機組成冗余的中心網絡。
4個千兆光纖端口，其中2個千兆光纖端口用于組建千兆冗余環網，其他2個端口可以用于組建另一個冗余環網或者是連接匯聚層交換機，建立冗余路徑。
交換機具有RIP v1/v2、OSPF等多種路由協議，連接不同網段的區域環網，建立冗余的中心網絡。
骨干網絡提供1000Mb高帶寬保障，確保數據無阻塞傳輸，支持巨型幀傳輸，提高帶寬利用率。
支持STP/RSTP/MSTP，G-Ring（自愈時間<5ms）等網絡冗余功能，提供快速的網絡故障自愈能力。
支持LLDP、QoS、LACP、VLAN、GVRP、ACL、IGMP v1/v2/v3 proxy &snooping、MVR、SNMP v1/v2/v3 / RMON等網管性能。
具有IEEE 802.1X / RADIUS / TACACS+ / SSH / HTTPS等網絡安全性能，確保網絡系統管理安全。
EMC等級4，無風扇工業級設計，-40 ~ +75°C寬溫，提供獨立雙冗余保護電源輸入，MTBF均達到30年以上。
采用簡單的Web界面管理和配置方式，便于工程師現場調試。功能強大的網管軟件，上位系統可進行網絡拓撲發現，站點監控、系統診斷，故障報警等網管功能。
結語
EMS系統廣泛應用于冶金、化工、煙草、制藥、水泥、玻璃建材、造紙、煤礦、電力、熱力等行業。其中SCADA作為EMS的一個最主要的子系統，具有信息完整、加快決策、提高效率、正確掌握系統運行狀態、快速診斷系統故障狀態等優勢。
除了能源管理系統（EMS）外，獨立的SCADA監控系統也被廣泛應用，如水處理、污水處理、供水管網、油田井口抽油機、油庫罐區、燃油管網、燃氣管網、電力調度自動化、電力系統配電網、風電場、太陽能、智能變電站等。
無論是能源管理系統（EMS）還是獨立的SCADA監控系統，基于工業以太網交換機組建安全可靠的冗余通訊網絡是必不可少的，vatelvision可提供出色的一體化網絡解決方案，滿足客戶的各種需求。
交換機具有RIP v1/v2、OSPF等多種路由協議，連接不同網段的區域環網，建立冗余的中心網絡。
骨干網絡提供1000Mb高帶寬保障，確保數據無阻塞傳輸，支持巨型幀傳輸，提高帶寬利用率。
支持STP/RSTP/MSTP，G-Ring（自愈時間<5ms）等網絡冗余功能，提供快速的網絡故障自愈能力。
支持LLDP、QoS、LACP、VLAN、GVRP、ACL、IGMP v1/v2/v3 proxy &snooping、MVR、SNMP v1/v2/v3 / RMON等網管性能。
具有IEEE 802.1X / RADIUS / TACACS+ / SSH / HTTPS等網絡安全性能，確保網絡系統管理安全。
EMC等級4，無風扇工業級設計，-40 ~ +75°C寬溫，提供獨立雙冗余保護電源輸入，MTBF均達到30年以上。
采用簡單的Web界面管理和配置方式，便于工程師現場調試。功能強大的網管軟件，上位系統可進行網絡拓撲發現，站點監控、系統診斷，故障報警等網管功能。
結語
EMS系統廣泛應用于冶金、化工、煙草、制藥、水泥、玻璃建材、造紙、煤礦、電力、熱力等行業。其中SCADA作為EMS的一個最主要的子系統，具有信息完整、加快決策、提高效率、正確掌握系統運行狀態、快速診斷系統故障狀態等優勢。
除了能源管理系統（EMS）外，獨立的SCADA監控系統也被廣泛應用，如水處理、污水處理、供水管網、油田井口抽油機、油庫罐區、燃油管網、燃氣管網、電力調度自動化、電力系統配電網、風電場、太陽能、智能變電站等。
無論是能源管理系統（EMS）還是獨立的SCADA監控系統，基于工業以太網交換機組建安全可靠的冗余通訊網絡是必不可少的，vatelvision可提供出色的一體化網絡解決方案，滿足客戶的各種需求。
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