項目背景：

　　隨著風力發(fā)電場的大量建設，風場信息化管理系統(tǒng)，風機遠程監(jiān)控系統(tǒng)也大量應用。這些系統(tǒng)應用環(huán)境惡劣，需要管理型寬溫工業(yè)以太網(wǎng)交換機進行網(wǎng)絡支持。近期國內(nèi)一大型風機整機制造企業(yè)選擇了研華EKI系列工業(yè)以太網(wǎng)交換機作為其風場管理系統(tǒng)的主干網(wǎng)交換機。以太網(wǎng)交換機應用為普遍，價格也較便宜。檔次齊全。因此，應用領域非常廣泛，在大大小小的局域網(wǎng)都可以見到它們的蹤影。以太網(wǎng)交換機通常都有幾個到幾十個端口。實質(zhì)上就是一個多端口的網(wǎng)橋。另外，它的端口速率可以不同，工作方式也可以不同，如可以提供10M、100M的帶寬、提供半雙工、全雙工、自適應的工作方式等。

　　系統(tǒng)需求：

　　網(wǎng)絡交換機的需求 ：

　　1、風電應用環(huán)境惡劣，晝夜溫差大，風沙嚴重，要求工作溫度：-45～75℃ 存儲溫度：-45～85℃ ，存儲濕度：0%～95%，無凝結。

　　2、電機控制系統(tǒng)電磁環(huán)境惡劣，需要工業(yè)交換機具有較強的抗電磁干擾能力、較長時間的平均無故障時間。

　　3、為了保障通信的可靠性，要求建立冗余的環(huán)網(wǎng)，具有較小的自愈時間。通信網(wǎng)絡出故障時，能夠平滑的切換到冗余備份線路。

　　4、為了保證遠程監(jiān)控的數(shù)據(jù)的安全性，交換機需要有全面的網(wǎng)絡安全設置。

　　客戶經(jīng)過了全面的考察后終選擇了研華的EKI-7554SI 和EKI-4654R作為風場管理系統(tǒng)以及風機遠程監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡架構交換機主干設備。

　　每個風機的塔基處安裝一臺研華的管理型冗余交換機EKI-7554SI，通過單模光纖連接構成一個冗余環(huán)網(wǎng)。同時監(jiān)控中心內(nèi)部每個環(huán)網(wǎng)的EKI-7554SI通過電口連接到研華24口網(wǎng)管型冗余千兆以太網(wǎng)交換機EKI-4654R。監(jiān)控中心內(nèi)部服務器，工程師站通過EKI-4654R構成局域網(wǎng)系統(tǒng)。

　　方案分析

　　根據(jù)風電行業(yè)即有其普遍性也有其特殊性，我們在組網(wǎng)方案中主要考慮以下幾個方面：

　　1. 系統(tǒng)設計充分考慮多個業(yè)務子系統(tǒng)的系統(tǒng)特點，技術上遵循先進性、實用性與成熟可靠性并重的原則，形成一整套功能齊全的組網(wǎng)解決方案

　　2. 能夠滿足風電場苛刻的物理環(huán)境，溫度、防塵、電磁兼容性等要求

　　3. 因網(wǎng)絡規(guī)模龐大，組網(wǎng)方案采用清晰的多層結構，從根本的網(wǎng)絡結構設計上簡化網(wǎng)絡的維護及管理，實現(xiàn)故障點的快速分離及明確，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

　　4. 組網(wǎng)方案自身必須具備一定的故障排除及快速自愈功能，能夠針對設備故障、鏈路故障進行自我診斷及快速排除，并實時報警。

　　5. 對網(wǎng)絡進行人工維護、擴容、或故障修復時應該做到影響化，做到維護及擴容對系統(tǒng)運行無影響；故障修復只對相關網(wǎng)絡設備的連接終端有一定的影響。

　　6. 網(wǎng)絡設備選擇采用具備高實時性和穩(wěn)定性的工業(yè)級設備

　　7. 組網(wǎng)方案必須具備兼容性，能夠無縫連接不同廠商的網(wǎng)絡設備，具備高性價比。

　　考慮到工業(yè)現(xiàn)場對實時性要求，采用的是環(huán)網(wǎng)設計理念，避免單條鏈路故障對網(wǎng)絡的影響。

　　研華方案優(yōu)勢

　　研華工業(yè)級以太網(wǎng)交換機具有如下優(yōu)越特性：

　　1、快速冗余

　　研華的工業(yè)以太網(wǎng)產(chǎn)品可以組成快速的冗余網(wǎng)絡，使用研華獨創(chuàng)的X-Ring協(xié)議，為您搭建可靠的工業(yè)網(wǎng)絡，具有超快小于10毫秒的自愈時間。商用的產(chǎn)品也可以組成冗余網(wǎng)絡，但需要啟動STP協(xié)議，這樣冗余自余的時間就會達到10～～30秒，以上，所以不能用于工業(yè)環(huán)境中使用。

　　2、抗強擾-適用于嚴苛環(huán)境

　　研華以太網(wǎng)產(chǎn)品可以工作在嚴酷的電磁環(huán)境中，并且在數(shù)據(jù)口防雷、快速脈沖群，靜電等都有較高的防護等級，而商業(yè)使用的產(chǎn)品這一點是不具備的。

　　3、良好的溫度特性&安裝方式靈活性

　　良好的溫度特性，研華的EKI系列交換機是寬溫設計的。工作溫度：-45～75℃ 存儲溫度：-45～85℃ ，滿足惡劣氣象環(huán)境下的穩(wěn)定需求。安裝方式更加靈活，工業(yè)級產(chǎn)品可支持導軌式安裝、面板式安裝，堆疊式安裝和機柜安裝等多種方式。交換機（英文：Switch，意為“開關”）是一種用于電信號轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡設備。它可以為接入交換機的任意兩個網(wǎng)絡節(jié)點提供獨享的電信號通路。常見的交換機是以太網(wǎng)交換機。其他常見的還有電話語音交換機、光纖交換機等。作在數(shù)據(jù)鏈路層。交換機擁有一條很高帶寬的背部總線和內(nèi)部交換矩陣。交換機的所有的端口都掛接在這條背部總線上，控制電路收到數(shù)據(jù)包以后，處理端口會查找內(nèi)存中的地址對照表以確定目的MAC（網(wǎng)卡的硬件地址）的NIC（網(wǎng)卡）掛接在哪個端口上，通過內(nèi)部交換矩陣迅速將數(shù)據(jù)包傳送到目的端口，目的MAC若不存在，廣播到所有的端口，接收端口回應后交換機會“學習”新的地址，并把它添加入內(nèi)部MAC地址表中。

　　4、電源優(yōu)勢&安裝方式優(yōu)勢

　　電源供電部分是任何產(chǎn)品的根源，所有產(chǎn)品出現(xiàn)故障，其電源故障所占的比率為35%以上。所以工業(yè)產(chǎn)品為了避免電源故障造成的麻煩，一般都會選擇雙電源供電的模式。而且采用直流供電。

　　5、安全優(yōu)勢

　　研華工業(yè)以太網(wǎng)交換機采取如下若干措施來保證工業(yè)網(wǎng)絡的萬無一失

　　1）VLAN（虛擬局域網(wǎng)）技術

　　VLAN（Virtual Local Area Network）的中文名為"虛擬局域網(wǎng)"。VLAN是一種將局域網(wǎng)設備從邏輯上劃分成一個個網(wǎng)段，從而實現(xiàn)虛擬工作組的新興數(shù)據(jù)交換技術。這一新興技術主要應用于交換機和路由器中，但主流應用還是在交換機之中。但又不是所有交換機都具有此功能，只有VLAN協(xié)議的第三層以上交換機才具有此功能，這一點可以查看相應交換機的說明書即可得知。VLAN可能跨越一個或多個交換機，與它們的物理位置無關，設備之間好像在同一個網(wǎng)絡間通信一樣。VLAN可以在交換機上實現(xiàn)廣播域的隔離，它可以把網(wǎng)絡分成一個一個獨立的區(qū)域，可以控制這些區(qū)域是否可以通訊。交換技術的發(fā)展，也加快了新的交換技術（VLAN）的應用速度。通過將企業(yè)網(wǎng)絡劃分為虛擬網(wǎng)絡VLAN網(wǎng)段，可以強化網(wǎng)絡管理和網(wǎng)絡安全，控制不必要的數(shù)據(jù)廣播。在共享網(wǎng)絡中，一個物理的網(wǎng)段就是一個廣播域。而在交換網(wǎng)絡中，廣播域可以是有一組任意選定的第二層網(wǎng)絡地址（MAC地址）組成的虛擬網(wǎng)段。

　　2）IP/MAC與端口綁定

　　設置IP/MAC地址與端口的綁定功能，可有限的限制用戶的非授權網(wǎng)絡訪問。

　　3）流量控制功能

　　交換機的流量控制可以預防因為廣播數(shù)據(jù)包、組播數(shù)據(jù)包及因目的地址錯誤的單播數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)流量過大造成交換機帶寬的異常負荷，并可提高系統(tǒng)的整體效能，保持網(wǎng)絡安全穩(wěn)定的運行。

　　另外研華交換機還可針對每個端口提供雙向（in/out）分別限制功能。

　　4）ACL（訪問控制列表）技術

　　訪問控制列表（Access Control List，ACL） 是路由器和交換機接口的指令列表，用來控制端口進出的數(shù)據(jù)包。ACL適用于所有的被路由協(xié)議，如IP、IPX、AppleTalk等。這張表中包含了匹配關系、條件和查詢語句，表只是一個框架結構，其目的是為了對某種訪問進行控制。研華交換機采用了訪問控制列表ACL來實現(xiàn)包過濾防火墻的安全功能，增強安全防范能力。訪問控制過濾措施可以基于源/目標IP、TCP/UDP端口等方式實現(xiàn)。而更大程度的保證了網(wǎng)絡安全。

　　5）IEEE802.1x身份驗證機制

　　IEEE 802協(xié)議集的局域網(wǎng)接入控制協(xié)議，是基于端口的訪問控制協(xié)議。它能夠在利用IEEE 802局域網(wǎng)優(yōu)勢的基礎上提供一種對連接到局域網(wǎng)的用戶進行和授權的手段，達到了接受合法用戶接入，拒絕非授權用戶的訪問，保護網(wǎng)絡安全的目的。

　　6）QoS機制

　　QoS（Quality of Service）服務質(zhì)量，是網(wǎng)絡的一種安全機制， 是用來解決網(wǎng)絡延遲和阻塞等問題的一種技術。 在正常情況下，如果網(wǎng)絡只用于特定的無時間限制的應用系統(tǒng)，并不需要QoS，比如Web應用，或E-mail設置等。但是對關鍵應用和多媒體應用就十分必要。當網(wǎng)絡過載或擁塞時，QoS 能確保重要業(yè)務量不受延遲或丟棄，同時保證網(wǎng)絡的高效運行。研華工業(yè)以太網(wǎng)交換機采用了IEEE802.p QoS CoS/TOS/DSCP優(yōu)先級策略，保障了數(shù)據(jù)關鍵數(shù)據(jù)的實時可靠傳輸。

　　7）SysLog（系統(tǒng)日志）

　　交換機的Syslog 日志功能可以將系統(tǒng)錯誤、系統(tǒng)配置、狀態(tài)變化、狀態(tài)定期等信息傳送給日志服務器，網(wǎng)管人員依據(jù)這些信息掌握設備的運行狀況，及早發(fā)現(xiàn)問題，及時進行配置設定和排障，保障網(wǎng)絡安全穩(wěn)定地運行。提供市場上值得信賴的基于 Windows 的 syslog 服務器解決方案之一。這些產(chǎn)品的安裝與配置非常簡單，提供功能豐富的解決方案來接收、記錄、顯示并轉(zhuǎn)發(fā)各種網(wǎng)絡設備（例如路由器、交換機、Unix 主機以及其它啟用 syslog 的設備）的 syslog 消息。

　　結論

　　客戶在風力發(fā)電控制傳輸系統(tǒng)中，選擇研華工業(yè)以太網(wǎng)計算機EKI-7554SI 和EKI-4654R，采用環(huán)網(wǎng)設計理念，組建局域網(wǎng)系統(tǒng)。

　　在惡劣的應用環(huán)境中，克服了溫度、濕度等環(huán)境的制約，安全運行，環(huán)網(wǎng)冗余的網(wǎng)絡搭建，保障了通訊的暢通及數(shù)據(jù)的可靠傳輸。

　　研華自動化

　　研華自動化成立于1983年，是研華科技個業(yè)務單位。致力于借助當今可靠的基于PC的自動化技術將產(chǎn)品的連通性、靈活性和堅固性結合起來。產(chǎn)品線包括：開放式人機界面、工業(yè)控制器和自動化軟件、嵌入式無風扇工業(yè)電腦、工業(yè)I/O卡，分布式I/O模塊、插入式I/O 和工業(yè)通訊解決方案。