以太网交换机在能源管理系统中的应用
2022-06-30 17:25
能源管理系统（Energy management system，简称EMS）是帮助工业生产企业在扩大生产的同时，通过能源计划、监控、统计、消费分析、重点能耗设备管理和能源计量设备管理等多种手段，合理计划和利用能源，节能减排、降低单位产品能源消耗，以提高经济效益的信息化管控系统。
EMS网络配置示意图
典型能源系统架构主要包括能源调度管理中心、通讯网络、远程数据采集单元等物理结构
能源中心：以SCADA系统为核心，建立I/O Server实时数据服务器，实现在线的数据监控、工艺操作和实时的能源管理功能。
通讯网络：采用工业级以太网交换机，建立中心冗余网络和各个区域的环网冗余系统，从而建立高可靠性的能源数据采集通讯网络。
数据采集：通过PLC、RTU等产品进行信号采集、通讯、协议转换等技术手段，将能源介质参数的采集与生产控制系统隔离，并提供连续、真实、可靠的数据依据。
网络解决方案
区域环网：
结合供配电系统、给排水监控系统、动力系统、环保系统、消防系统等划分不同子区域来进行能源监控。子区域采用交换机组建冗余环网，向下与现场各个能源采集设备PLC、RTU的网口相连，用于采集现场压力、流量、温度、煤气热值、水质、阀门开闭、开关信号、动力设备运行状态、主生产线设备的运行状态等。向上通过两台交换机的千兆光纤端口连接到不同的三层交换机，将其中一条连接设置为主链路，另一条设置为备用链路。数据交换一般从主链路进行，当主链路发生故障或主链路的交换设备发生故障时，数据交换会自动切换到备用链路。
中心网络：
在能源管理系统中，推荐使用两台全千兆冗余三层交换机作为中心网络的汇聚交换机。其中一台作为主机，连接各区域环网的主链路，另一台为备用，连接各区域环网的备用链路。各区域环网可通过路由与主干中心网络相连，实现各个区域环网之间数据共享，并把现场底层的信息及时传送到能源中心，有效保证了整个通讯网络的安全性、可靠性。
能源中心：
能源中心分为监控级和管理级，通过网管型交换机与汇聚三层交换机组成冗余的中心网络。
EMS网络配置示意图
能源中心：以SCADA系统为核心，建立I/O Server实时数据服务器，实现在线的数据监控、工艺操作和实时的能源管理功能。
通讯网络：采用工业级以太网交换机，建立中心冗余网络和各个区域的环网冗余系统，从而建立高可靠性的能源数据采集通讯网络。
数据采集：通过PLC、RTU等产品进行信号采集、通讯、协议转换等技术手段，将能源介质参数的采集与生产控制系统隔离，并提供连续、真实、可靠的数据依据。
区域环网：
结合供配电系统、给排水监控系统、动力系统、环保系统、消防系统等划分不同子区域来进行能源监控。子区域采用交换机组建冗余环网，向下与现场各个能源采集设备PLC、RTU的网口相连，用于采集现场压力、流量、温度、煤气热值、水质、阀门开闭、开关信号、动力设备运行状态、主生产线设备的运行状态等。向上通过两台交换机的千兆光纤端口连接到不同的三层交换机，将其中一条连接设置为主链路，另一条设置为备用链路。数据交换一般从主链路进行，当主链路发生故障或主链路的交换设备发生故障时，数据交换会自动切换到备用链路。
中心网络：
在能源管理系统中，推荐使用两台全千兆冗余三层交换机作为中心网络的汇聚交换机。其中一台作为主机，连接各区域环网的主链路，另一台为备用，连接各区域环网的备用链路。各区域环网可通过路由与主干中心网络相连，实现各个区域环网之间数据共享，并把现场底层的信息及时传送到能源中心，有效保证了整个通讯网络的安全性、可靠性。
能源中心：
能源中心分为监控级和管理级，通过网管型交换机与汇聚三层交换机组成冗余的中心网络。
4个千兆光纤端口，其中2个千兆光纤端口用于组建千兆冗余环网，其他2个端口可以用于组建另一个冗余环网或者是连接汇聚层交换机，建立冗余路径。
交换机具有RIP v1/v2、OSPF等多种路由协议，连接不同网段的区域环网，建立冗余的中心网络。
骨干网络提供1000Mb高带宽保障，确保数据无阻塞传输，支持巨型帧传输，提高带宽利用率。
支持STP/RSTP/MSTP，G-Ring（自愈时间<5ms）等网络冗余功能，提供快速的网络故障自愈能力。
支持LLDP、QoS、LACP、VLAN、GVRP、ACL、IGMP v1/v2/v3 proxy &snooping、MVR、SNMP v1/v2/v3 / RMON等网管性能。
具有IEEE 802.1X / RADIUS / TACACS+ / SSH / HTTPS等网络安全性能，确保网络系统管理安全。
EMC等级4，无风扇工业级设计，-40 ~ +75°C宽温，提供独立双冗余保护电源输入，MTBF均达到30年以上。
采用简单的Web界面管理和配置方式，便于工程师现场调试。功能强大的网管软件，上位系统可进行网络拓扑发现，站点监控、系统诊断，故障报警等网管功能。
结语
EMS系统广泛应用于冶金、化工、烟草、制药、水泥、玻璃建材、造纸、煤矿、电力、热力等行业。其中SCADA作为EMS的一个最主要的子系统，具有信息完整、加快决策、提高效率、正确掌握系统运行状态、快速诊断系统故障状态等优势。
除了能源管理系统（EMS）外，独立的SCADA监控系统也被广泛应用，如水处理、污水处理、供水管网、油田井口抽油机、油库罐区、燃油管网、燃气管网、电力调度自动化、电力系统配电网、风电场、太阳能、智能变电站等。
无论是能源管理系统（EMS）还是独立的SCADA监控系统，基于工业以太网交换机组建安全可靠的冗余通讯网络是必不可少的，vatelvision可提供出色的一体化网络解决方案，满足客户的各种需求。
交换机具有RIP v1/v2、OSPF等多种路由协议，连接不同网段的区域环网，建立冗余的中心网络。
骨干网络提供1000Mb高带宽保障，确保数据无阻塞传输，支持巨型帧传输，提高带宽利用率。
支持STP/RSTP/MSTP，G-Ring（自愈时间<5ms）等网络冗余功能，提供快速的网络故障自愈能力。
支持LLDP、QoS、LACP、VLAN、GVRP、ACL、IGMP v1/v2/v3 proxy &snooping、MVR、SNMP v1/v2/v3 / RMON等网管性能。
具有IEEE 802.1X / RADIUS / TACACS+ / SSH / HTTPS等网络安全性能，确保网络系统管理安全。
EMC等级4，无风扇工业级设计，-40 ~ +75°C宽温，提供独立双冗余保护电源输入，MTBF均达到30年以上。
采用简单的Web界面管理和配置方式，便于工程师现场调试。功能强大的网管软件，上位系统可进行网络拓扑发现，站点监控、系统诊断，故障报警等网管功能。
结语
EMS系统广泛应用于冶金、化工、烟草、制药、水泥、玻璃建材、造纸、煤矿、电力、热力等行业。其中SCADA作为EMS的一个最主要的子系统，具有信息完整、加快决策、提高效率、正确掌握系统运行状态、快速诊断系统故障状态等优势。
除了能源管理系统（EMS）外，独立的SCADA监控系统也被广泛应用，如水处理、污水处理、供水管网、油田井口抽油机、油库罐区、燃油管网、燃气管网、电力调度自动化、电力系统配电网、风电场、太阳能、智能变电站等。
无论是能源管理系统（EMS）还是独立的SCADA监控系统，基于工业以太网交换机组建安全可靠的冗余通讯网络是必不可少的，vatelvision可提供出色的一体化网络解决方案，满足客户的各种需求。
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