工廠計算機網絡三網合一技術在克拉瑪依項目上的應用

張 帆，杜 潔，吳 振，王 釗，王 挺

（北京機械工業自動化研究所，北京 100120）

1 項目背景

應用了計算機網絡三網合一技術的克拉瑪依石油化工工業園區廢水處理工程是克拉瑪依市的重點環保工程項目，其任務為收集該工業園區的廢水并進行處理，使出水水質達到一級A標準。經過激烈競爭，該廢水處理工程的自控儀表系統項目由自控中心中標，簽訂了本項目合同，合同額為2100萬元。在克拉瑪依石油化工工業園區廢水處理工程中，我們承擔的任務為：自控、儀表、計算機管理及視頻監控系統的設計、制造、安裝、調試、現場投運、培訓用戶等。

2 項目及方案簡介

克拉瑪依石油化工工業園區廢水處理工程的廢水日處理能力為5萬噸，廢水處理采用A/A/O除磷脫氧工藝，污泥處理采用機械濃縮脫水工藝，主要處理工段包括：機械處理段、生物處理段、污泥脫水處理段、回用水處理段。

我們設計和提供了一套由計算機、現場儀表、PLC、以太光纖環網、Profibus-DP/Modbus現場總線及工業視頻監控系統組成的多級、開放、模塊化、實時多任務的集散型可擴展的的數據采集和監控系統的完整解決方案。根據本工程控制點和監視點量大且分散分布在工業園區幾公里范圍內的特點，本系統設計采用了新型的網絡結構，通過高速工業以太光纖環網將控制網絡、工業視頻網絡與工廠計算機綜合網絡三網合一，具有結構簡單造價低、安裝調試周期短、通訊速度快、運行穩定可靠、維護方便等優點。

3 項目的技術難度水平和技術特點

3.1 項目所遇技術問題

在克拉瑪依石油化工工業園區廢水處理工程中遇到如下問題：

1）如何解決帶以太網口的現場站PLC和帶PROFIBUS總線的現場設備之間的通訊問題？

2）如何解決變電所計算機和三個變電所帶MODUBUS接口的高、低壓設備之間的遠距離通訊問題？

3）如何滿足長距離傳輸時，主干控制網絡對于傳輸速率的要求？

4）如何實現現有網絡中控室計算機對現場設備的視頻管理？

5）如何確保三網合一后控制系統通訊速率在網絡傳輸的數據量大時不受影響？

3.2 項目解決措施

根據技術上面問題，我們做出如下解決措施：

1）通過網關設備將現場設備的PROFIBUS總線協議轉換為現場站PLC可以識別的工業以太網協議，從而解決現場站PLC和帶PROFIBUS總線的現場設備 之間的通訊問題。這種PLC聯接現場總線的方式可以使PLC選型配置更加靈活，成本會大大降低。

2）通過通訊管理機、光纖收發器、熔纖盒以及光纖完成將變電所高低壓設備的MODUBUS信號轉換成以太網信號并遠距離傳輸給變電所計算機的功能。

3）在園區內采用千兆光纖環網，以滿足長距離傳輸時，控制網絡對于傳輸速率的要求。同時還能防止可能由園區內電力電纜產生的電磁干擾。

4）通過網絡視頻服務器將現場視頻圖像轉換成數字信號并經以太網傳送至中控室。將視頻圖像轉換為數字信號，不但能方便的通過以太網傳輸，還能在網絡的各個節點上接入電腦查看實時視頻圖像，極大的方便了調試維護。

5）為確保三網合一后控制系統通訊速率在網絡傳輸的數據量大時不受影響，在主干網的交換機為控制系統通訊劃分專門的帶寬，保證控制主干網的通訊速率在百兆以上，網絡通訊性能優于常規的百兆工業以太網。

4 結論

大型自控儀表系統新型網絡結構在工程項目中的應用，可以在降低系統造價的同時，提高項目實施的效率和質量。以克拉瑪依石油化工工業園區廢水處理工程自控儀表系統項目為例，節約項目建設投資約60萬元。由于采用新型網絡結構方案，使我所的項目投標報價具有競爭力，從而能夠中標，得到2100萬元的合同。自控中心掌握新型網絡方案的結構并在工程中應用，可以在進行系統方案設計時有更多選擇，保持我所在行業中的技術領先地位，提高市場競爭力，從而贏得更多的合同。