Mesh控制网络在煤化工行业中的应用

中图分类号：U491.5+4 文献标识码：U 文章编号：1009914X（2013）34035301

一、Mesh控制网络概述

Mesh控制网络（Mesh Control Network）是Invensys Process Systems 根据近年来网络技术的发展而推出的DCS 控制网络，它基于IEEE802.3u（快速以太网）和IEEE802.3z（千兆网）技术，由一组以太网交换机以各种网状拓扑方式连接而成。

Mesh控制网络的设计思想是在网络中任意二个设备之间提供多重通讯途径，从而使得通讯不受单点乃至多点故障的影响，极大地提高了通讯的冗余性能。Mesh网络的可利用性非常高，网络结构简单明了，便于维护。Mesh网络的全光纤通讯线缆的布置极大地提高了系统通讯中的抗电磁干扰能力。

Mesh控制网络将控制站、输入输出模块和各种工作站集中在了一个100Mb/1Gb的交换机以太网络中。这些控制站、输入输出模块和工作站通过Mesh控制网络连接在一起，为过程系统的监测、控制和工厂信息管理提供了一个规模灵活的控制系统网络平台，它的高速、多冗余以及点对点的网络通讯性能为控制系统的高性能和安全性提供了可靠的基础。每对控制站、输入输出模块和工作站可以使用冗余连接Mesh网上的其他控制站、输入输出模块和工作站进行通讯。

二、Mesh控制网络特点：

1. 系统具有强大的可伸缩性，通过以太网交换机的互联，可运用线形、环形、星形或倒挂树等网络技术连接各个系统站。

2. 可最多连接1920 个I/A Series 系统站。

3. 支持基于IEEE802.3 标准的全双工运行的快速以太网（100Mbps）和千兆以太网（1Gbps），为网络内的数据通讯提供了智能的数据路由选择。

4. 每个系统站所运行的软件都可管理自身站上的冗余以太网接口，以便设备对网络错误做出及时的响应。

5. 应用高速展开树协议（RSTP）管理冗余路径，防止产生通讯环路，并为网络提供快速的收敛时间。

6. 具有快速响应网络和系统站通讯错误的能力，提供了高可靠性的冗余网络。

7. 对所管理的交换机可通过就地接口进行网络管理与配置。

8. 系统管理软件可监视Mesh 控制网络的状态，并管理系统内的所有设备。

三、Mesh控制网络的网络结构

Mesh 控制网络有四种基本的网络拓扑结构，它们是：

1.线形结构；

2.环形结构；

3.星形结构；

4.倒挂树结构。

其他拓扑结构均由这四种基本结构组成。用户可以根据现场情况和工厂需要灵活加以选用和设计。

a. 线形结构。

线形结构（图2）由二台交换机组成，适用于小型系统。不过，如果选用的交换机有上百个通讯口的话，也可以应用于较大的系统。

a.环形结构。

环形结构适用于三至七个交换机组成的网络。每个交换机都与邻近的交换机相连，其中主、备交换机必须相邻。

环形结构中的交换机数量最多只能有7 台，这是因为为了保证网络通讯的快速响应，网络使用的RSTP（RAWid Spanning Tree Protocol）中规定了任何二台设备通讯之间的交换机数量不能超过这一数量。

c.星形结构。

星型结构合适于中型、大型网络。在星型拓扑结构，网络中边缘交换机分别连接于两个根交换机，根交换机彼此相连接。如果任何一个组件出现故障，冗余数据路径允许网络继续运行。

星型网络包含十个边缘交换机和两根交换机。通过使用的1 Gb上行链路链路，多达38个边缘交换机可连接于机架式交换机。

d.倒挂树结构。

倒挂树结构最适合于大型系统。该结构中，所有交换机都按层排列，其中根交换机位于顶层。由于RSTP 协议的限制，倒挂树结构中的层数最多只有四层。任何一台交换机必须与上一层中的二台交换机相连以保证通讯的冗余性。