美卓DPU4E分散處理單元對火電廠DCS網(wǎng)絡(luò)安全的影響

白　云（云南華電昆明發(fā)電有限公司，昆明　650308）

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美卓DPU4E分散處理單元對火電廠DCS網(wǎng)絡(luò)安全的影響

白云
（云南華電昆明發(fā)電有限公司，昆明650308）

摘要：本文通過對分散處理單元maxDPU4E的概述，剖析分散處理單元maxDPU4E的特點，并詳細(xì)介紹分散處理單元maxDPU4E在故障處理中的注意事項跟maxDPU4E為維護(hù)DCS網(wǎng)絡(luò)安全所提供的技術(shù)支持，從而提出分散處理單元maxDPU4E在火電廠DCS實時性、安全性、準(zhǔn)確性上具有重要作用。

關(guān)鍵詞：DCS網(wǎng)絡(luò)；分散處理單元maxDPU4E；技術(shù)支持；網(wǎng)絡(luò)安全

0　引言

火力發(fā)電廠的正常運行是作為電力企業(yè)生存的首要任務(wù)，而DCS網(wǎng)絡(luò)是否能夠安全運行則決定著電廠的正常運行，所以保證DCS網(wǎng)絡(luò)安全運行更是首要任務(wù)中的重中之重，分散處理單元maxDPU4E就是能夠保證DCS網(wǎng)絡(luò)安全運行的法寶之一。

1　分散處理單元maxDPU4E的概述

分散處理單元maxDPU4E，是一臺多功能的帶控制處理器（CP）和數(shù)據(jù)采集處理器（DAP）雙重處理器的微型計算機，它可以執(zhí)行各種控制運算法則，順序控制邏輯，記錄順序事件，時間可以精確到1ms，還有數(shù)據(jù)采集功能等等。它實現(xiàn)控制算法、順序邏輯、Ims分辨力的事件順序記錄（SOE）和數(shù)據(jù)采集功能。maxDPU4E直接接在maxNET通訊網(wǎng)上，不需要服務(wù)器，它對于現(xiàn)存的MAX1000 564 I/O模件完全兼容，它還具有遠(yuǎn)程I/O能力。

2　分散處理單元maxDPU4E的特點

分散處理單元maxDPU4E可直接與maxNET通訊網(wǎng)絡(luò)連接而不需要服務(wù)器，它完全與maxDNA、maxPAC I/O和MAX1000的型號為564 I/O相容，maxDPU4E是單模塊結(jié)構(gòu)的處理器，安裝在型號為564 I/O的4模塊和6模塊的機架里以及maxPAC機架里。它使用PNETium 奔騰處理器，具有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)PCI 32位總線，能夠?qū)崟r多任務(wù)，操作系統(tǒng)為 WINDOWS CE 操作系統(tǒng)，有完全面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫，完全適應(yīng)Software Backplane （軟件背板），更有1：1的冗余能力，內(nèi)建Ims分辨力的順序事件記錄（SOE）并有可組態(tài)的針對接點抖動的數(shù)字濾波器。maxDPU4E有6000個原子功能塊，具有多重執(zhí)行速度，有閃存技術(shù)，實現(xiàn)非易失組態(tài)存貯。maxDPU4E的標(biāo)準(zhǔn)串行口連接可下載增加的固件或外部數(shù)據(jù)通訊，它還符合MCS Backplane （軟件背板）要求。其中，maxDPU4E的maxNET接口能夠使其有雙重以太網(wǎng)10Base-T□與maxNET通訊網(wǎng)絡(luò)以10Mbps通訊速率連接。所有DPU都聯(lián)接到冗余的以太網(wǎng)交換機上，交換機間的主干運行在100Mbps。maxDPU4E的以太網(wǎng)通道是獨立的。當(dāng)一個網(wǎng)絡(luò)上或處理器有故障，則不會影響另一個網(wǎng)絡(luò)的運行或引起一個DPU故障。MaxNET信息是根據(jù)maxDPU4E的maxNET地址進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，不需要主DPU處理器干預(yù)。

3　分散處理單元maxDPU4E故障處理中的注意事項

域內(nèi)的DPU和工作站成員都是直連（Direct） SBP數(shù)據(jù)寬帶的，對域內(nèi)的SBP數(shù)據(jù)可以進(jìn)行直連（Direct）級權(quán)限的操作。域之間要進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊的話，就要通過運行代理服務(wù)Proxy的工作站，間接的對其他域的SBP數(shù)據(jù)寬帶進(jìn)行相關(guān)權(quán)限的操作，包括只讀Read Only，可寫Write，和歷史History。權(quán)限的設(shè)置由運行代理服務(wù)的工作站決定。

主從DPU是通過組態(tài)來選擇的，一對冗余中的任何一個DPU都可被設(shè)為主DPU，當(dāng)故障診斷檢測到一個錯誤時，控制自動將其切換到從DPU，原來的從變成了現(xiàn)在的主?？梢园褜PU組態(tài)的變更無擾地下載給DPU。組態(tài)下載可以是全部策略或小到一個信號點。一個完全執(zhí)行的面向?qū)ο蟮脑O(shè)計允許控制元件的封裝，以防止當(dāng)下載和新的控制策略調(diào)試時由疏忽引起的擾動。

4　MaxDPU4E為維護(hù)DCS網(wǎng)絡(luò)安全提供的技術(shù)支持

由于網(wǎng)絡(luò)對于DCS整個系統(tǒng)的實時性、可靠性和擴(kuò)充性，起著決定性的作用，MaxDPU4E對此進(jìn)行了精心的設(shè)計。有雙重以太網(wǎng)10Base-T口供它與maxNET通訊網(wǎng)絡(luò)以10Mbps通訊速率連接。所有DPU都聯(lián)接到冗余的以太網(wǎng)交換機上。交換機間的主干運行在100Mbps。以太網(wǎng)的通道是獨立的。當(dāng)一個網(wǎng)絡(luò)上或處理器有故障，則不會影響另一個網(wǎng)絡(luò)的運行或引起一個DPU故障。maxNET信息是根據(jù)maxDPU4E的maxNET地址進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，不需要主DPU處理器干預(yù)。MaxDPU4E分散處理單元中的maxNET比傳統(tǒng)的以太網(wǎng)快10倍（達(dá)100Mbps）。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)還必須非?？煽浚瑹o論在任何情況下，網(wǎng)絡(luò)通信都不能中斷，因此多數(shù)廠家的DCS均采用雙總線、環(huán)形或雙重星形的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在系統(tǒng)實際運行過程中，各個節(jié)點的上網(wǎng)和下網(wǎng)是隨時可能發(fā)生的，特別是操作員站，這樣，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)會經(jīng)常進(jìn)行，而這種操作絕對不能影響系統(tǒng)的正常運行，因此，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該具有很強在線網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)功能，maxNET采用智能交換器，使得網(wǎng)絡(luò)上的所有站之間在任何時間的存取不可能發(fā)生碰撞，而克服了傳統(tǒng)以太網(wǎng)最致命的缺點，保證所有時間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)上的多個站點能同步存取。

其次，這是一種完全對現(xiàn)場I/O處理并實現(xiàn)直接數(shù)字控制（DOS）功能的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。一般一套DCS中要設(shè)置現(xiàn)場I/O控制站，用以分擔(dān)整個系統(tǒng)的I/O和控制功能。這樣既可以避免由于一個站點失效造成整個系統(tǒng)的失效，提高系統(tǒng)可靠性，也可以使各站點分擔(dān)數(shù)據(jù)采集和控制功能，有利于提高整個系統(tǒng)的性能，分散處理單元maxDPU4E完全與maxDNA、maxPAC I/O和MAX1000的型號為564 I/O相容，maxDPU4E是單模塊結(jié)構(gòu)的處理器，安裝在型號為564 I/O的4模塊和6模塊的機架里以及maxPAC機架里。

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是DCS的工程師站，它是對DCS進(jìn)行離線的配置、組態(tài)工作和在線的系統(tǒng)監(jiān)督、控制、維護(hù)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，其主要功能是提供對DCS進(jìn)行組態(tài)，配置工作的工具軟件（即組態(tài)軟件），并在DCS在線運行時實時地監(jiān)視DCS網(wǎng)絡(luò)上各個節(jié)點的運行情況，使系統(tǒng)工程師可以通過工程師站及時調(diào)整系統(tǒng)配置及一些系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定，使DCS隨時處在最佳的工作狀態(tài)之下。與集中式控制系統(tǒng)不同，所有的DCS都要求有系統(tǒng)組態(tài)功能，可以說，沒有系統(tǒng)組態(tài)功能的系統(tǒng)就不能稱其為DCS，maxDPU4E有閃存技術(shù)，實現(xiàn)非易失組態(tài)存貯，內(nèi)建Ims分辨力的順序事件記錄（SOE）能夠幫助技術(shù)人員進(jìn)行DCS的系統(tǒng)維護(hù)，為DCS網(wǎng)絡(luò)安全運行提供技術(shù)支持。

5　MaxDPU4E對火電廠DCS網(wǎng)絡(luò)安全的影響

MaxDPU4E的maxNET采用智能型交換器，支持多站同步通訊，并且能在一個回路提供兩條不同的路徑，達(dá)到?jīng)]有故障的問題，保障DCS網(wǎng)絡(luò)安全。此外，MaxDPU4E的maxNET不僅有巨大的存取范圍，更有良好的存取安全性，DPU僅對在maxNET網(wǎng)絡(luò)上的或遠(yuǎn)程的所識別的客戶的請求做出響應(yīng)，客戶僅被定義為離線狀態(tài)，以防止非法的訪問。每一個區(qū)域的每一個maxSTATION工作站采用通配符來控制其訪問另一個域，用來訪問信息的組態(tài)文件是安全的以防止非法被訪問，對于每一個區(qū)域的每一個maxSTATION的工作站的訪問級別是不可、只讀、讀寫。圖形客戶機之間的網(wǎng)絡(luò)安全具有口令保護(hù)和保護(hù)目錄，用來避免非法的文件傳輸。MaxDPU4E對于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的安全性保護(hù)體現(xiàn)在maxNET使用兩個獨立的通訊硬件組成的以太網(wǎng)，每一個maxSTATION工作站有兩個網(wǎng)絡(luò)適配卡，采用分離的電纜連接到每一個網(wǎng)絡(luò)上，每一個網(wǎng)絡(luò)上的都各具有獨立可靠的硬件。通過MaxDPU4E的強大功能，定能為DCS網(wǎng)絡(luò)安全保駕護(hù)航。此外，MaxDPU4E分散處理單元還擁有內(nèi)容廣泛的報警功能，每一個報警塊可最多識別16個數(shù)字量狀態(tài)表示的報警狀態(tài)。每一個數(shù)據(jù)塊都提供有寬范圍的數(shù)據(jù)采集報警特性，包括多級別、變化率和重復(fù)報警；可調(diào)節(jié)的滯后、時間延緩、再報警和自動確認(rèn)特性，并均由CPU打有時間標(biāo)簽。

6　結(jié)論

通過對分散處理單元maxDPU4E的概述，結(jié)合火力發(fā)電廠的DCS網(wǎng)絡(luò)運行情況，充分體現(xiàn)出分散處理單元maxDPU4E的強大功能對DCS網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)支持，分散處理單元maxDPU4E在DCS網(wǎng)絡(luò)安全保護(hù)體系中的地位是無與倫比的。

參考文獻(xiàn)：

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DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.11.191