某电网监控系统工业以太网交换机选型方案

一、项目背景
电力系统是我国能源行业的最重要组成部分之一。纵观20世纪的社会和经济发展，一个突出特点是，电力的使用已渗透到社会经济、生活的各个领域。由于电力具有便于转换能源型式，能高度集中和无限划分，清洁干净和易于控制，可大规模生产和远距离输送等特性，使电力发展和应用的程度，成了衡量一个国家现代化水平高低，以及物质文明和精神文明高低的重要标志之一。然而，当今自然灾害（火灾、洪水、雷电、飓风）、各种人为因素以及关键设备的故障都有可能导致企业信息系统的瘫痪，毁灭关键业务数据，因此，一个安全稳定的网络系统是能够提高电网安全、可靠、经济运行的有效手段之一。

二、方案设计
1．某电网监控系统网络拓扑总图


2. 设计优势：
从整体上看，本方案通过采用工业冗余环网，采用的是39个TSC Carat55交换机，分为两个A环网和B环网，其中A网中配备21台TSC Carat55可网管工业冗余环网交换机，B环网配备18台TSC Carat55可网管工业冗余环网交换机。FTU与中心机房的通信线路采用的是环网线路，网络的健壮性和传输能力都比传统的拓扑高出很多。与此同时，因为采用了环网的设计思想，所以整个工程的造价会有效降低，布线和工程实施都十分方便。具体地说，该方案的优势表现在以下几个方面：
2.1 环内站点的高速收敛
在本方案中，每台TSC Carat55可网管工业冗余环网交换机构建的环网采用的是TSC 特有的工业环网协议supreme-ring的升级版本v2，它的标准收敛时间为100ms，比起现在工业以太网领域里的其他环网协议，supreme-ring v2可以保证网络更加快速高效地实现对网络链路的冗余。
2.2 故障可能性的有效降低
在采用了冗余配置的网络结构里，网络本身拥有一定的自愈能力，但在极端状况下，当网络同时有多个站点发生故障时，依然会造成网络的瘫痪和传输的中断。而多点故障发生的可能性和同一分支里的站点数量多少直接相关，在环网拓扑结构中，环内站点的增加势必同时也会引发网络健壮性的降低。
在本方案的设计中，因为每个环网内都只设计有18－21个站点，所以单个环内多点故障并发的可能性得到有效降低，从而保证网络设计的健壮性。

三、需求分析与设备选型方案
1. 通用需求：
根据该电网监控系统中对于网络交换机的通用需求，网络设备需要具备以下几个主要的特性：
（1）开放性与规范性
网络体系结构设计时考虑到符合国际标准和工业标准，所选定的网络设备均为当前业界领先的厂商产品，能够达到适应多厂商、多协议、互操作性的要求，使网络既能适应发展的潮流，又能最大限度地保护已有的网络投资。
（2）综合性和可靠性
本系统提供高速、可靠地多种服务，提供高速、高效的数据传输方式，具有较高的网络集成管理与控制能力，保障可靠传输，具有多路径迂回和主机备份能力。
（3）先进性
为保证系统能够适应未来的网络发展，通信系统中的硬件、软件及网络协议都应采用与国际标准兼容的开放协议，具有较长的生命周期。
（4）高效管理和安全性
建成的网络，具有先进、经济、高效、可靠和网络管理技术，能够全面实施网络监控，支持整个网络，包括网络设备全方位的监视和管理，并支持VLAN技术，保障信息安全和网内安全等级的划分需要。
（5）高性能可扩展
支持高速以太网络技术，支持网络的再扩展，使网络方便地可扩展容量，增加最新网络技术，保证整个网络和高性能和先进性。
（6）最优性价比
在采用先进技术的同时，尽量降低系统造价，提高系统性能价格比。

四、方案优势
在本工程中我们采用的TSC系列工业以太网交换机，TSC系列工业交换机采用的是开放性很好的以太网技术，基于IEEE 802.3/802.3u系列标准，支持TCP/IP通信协议，比现场总线通信有巨大的优越性，提供了各种工业控制设备的通用传输平台，经严格测试，被证明与其他厂商工业以太网络设备能够很好的兼容，是成熟和现代的工业网络解决方案。可靠的产品质量以及精湛的技术服务更是众多用户选择TSC的先决条件。
此外，TSC还为您提供一下安全保障：
（1）TSC系列工业以太网交换机总体设计上坚持标准化和开放性并重的原则，并在统一的技术标准和通用的基本要求下，保持系统的开放性和灵活性，设计中充分考虑其未来的发展和健全过程。
（2）TSC系列工业以太网交换机采用的核心技术、支持的通信协议、总线速率、端口速度及可管理性，均能充分满足该电网监控系统的应用需求。
（3）基于满足本工程业务通信的最大需求，本着最小配置及使用维护最简单化的原则。
（4）采用TSC Carat 55工业以太网交换机作为网络核心。

五、TSC系列产品的总体特点
1. 产品线层次化
TSC系列工业以太网交换机产品能够满足不同规模工业控制网络的需要，从小型的星型工业以太网到高可靠性的工业冗余环网等，用户可以根据各自不同需求选择适合自己的产品。
2. 完全工业级的网络产品
TSC系列工业以太网交换机是完全工业级的网络产品，采用牢靠的重负荷设计，其性能指标远远超过普通的OA网络产品。它采用标准工业卡规安装，方便工业现场的设备设置。
3. 极端温度条件下能保持连续可靠工作
TSC系列交换机工作温度范围达到–10℃~+60℃，对寒冷或酷热的工作环境有超强的适应能力。
4. 防尘、抗电磁干扰、抗冲击能力强
TSC系列工业交换机外壳采用高强度合金材料制造，并配以独特的全封闭褶皱散热结构，使其在防尘性、散热性、抗电磁干扰及抗冲击能力方面超过了其它铝制外壳或塑料外壳的同类产品。
5. 支持冗余电源及电流过载保护
TSC系列交换机支持冗余双直流电源输入，可在主供电系统失败的情况下自动切换。并支持电流过载保护，当电源超过设定范围（18-36 VDC）时设备自动断电保护，因此能很好的保证网络通讯系统的可靠性和设备的安全性。


6. 支持端口速率自动协商和手动设定
TSC系列工业以太网交换机RJ45口在支持Auto Negotiating（自动协议）的同时，允许用户根据需要手工设定通信速率和通信方式，这可以满足那些不支持Auto Negotiating的工业以太网产品连网的需要。
7. 兼容性好
TSC系列工业交换机采用的是开放性很好的以太网技术，基于IEEE 802.3/802.3u系列标准，支持TCP/IP通信协议，比现场总线通信有巨大的优越性，提供了各种工业控制设备的通用传输平台，经严格测试，被证明与其他厂商工业以太网络设备能够很好的兼容，是成熟和现代的工业网络解决方案。