基于以太网技术的分散控制系统网络性能测试与分析

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1、2009年第l2期《贵州电力技术》(总第126期)基于以太网技术的分散控制系统网络性能测试与分析贵州电力试验研究院陈字[550002]网络，除可靠性外，还应保证通信任务的快速性及在1概述重通信负荷状态下网络的稳定实时I生。这种重通信分散控制系统(DistrubutedControlSystem，负荷对应了机组故障工况。这时分散在不同地理位DCS)是融计算机技术、控制技术、通信技术、CRT技置点的控制站间的快速通信、协调和快速信息交换术为一体，对生产过程进行监视、控制、操作和管理能力非常重要。的一种新型控

2、制系统。随着火电机组单机容量的增在网络性能评价时，由于评估的网络对象不同，大、参数的提高，热力系统变得更加复杂，在运行中网络承载的业务有所差别，网络提供服务的偏重也须监视的信息量和用于控制的指令量迅速增加。分有差异，评价网络性能的主要指标是不同的。因此散控制系统由于其高度的可靠性、强大的功能、灵活要对基于以太网技术的DCS系统的网络性能进行的配置，特别是其完善的通讯系统，能及时、准确地评价、分析，必须指定适当的性能标准。在DCS各子系统中传递大量数据，使其各子系统能对于DCS系统的网络而言，稳定性和快速

3、性是够有机结合，共同完成复杂的控制任务，从而在火电其最重要的性能。因此对基于以太网技术的DCS厂热控系统中获得了广泛的应用。系统网络性能的衡量一般采用以下指标：由于以太网具有安装方便、价格低廉、传输速率(1)链路层健康状态：包括链路平均利用率、广高、实时I生强等优点，因此成为是当今发展最为迅速播帧的比例、组播帧的比例、错误率及冲突率等。的局域网技术，在DCS系统中占绝对的统治地位。(2)系统连通性：是网络性能的基本指标，反映但在DCS系统的组建过程中．电厂对局域网的综合了数据能否在各网络组件之间互相传达

4、的属性。布线的验收测试不甚了解．对局域网的性能监测了解(3)链路传输速率：设备间通过网络传输数字就更少，网络性能监测也是往往是容易被忽视的。而信息的速率。由于DCS网络故障导致的停机事故偶有发生，严重(4)吞吐率：空载网络在没有丢包的情况下，被影响到发电机组的安全稳定运行，因此有必要利用网测网络链路所能达到的最大数据包转发速率。络测试仪，定期对DCS系统的网络性能进行系列的(5)传输时延：数据包从发送端口到目的端口测试，以检验网络运行状况，分析DCS系统的网络可所需经历的时间。能存在的隐患，保障发电机组

5、的安全稳定运行。(6)丢包率：由于网络性能问题造成部分数据包无法被转发的比例。2DCS网络性能测试指标的选取(7)链路的实际带宽：单位时问内链路实际上基于以太网技术的分散控制系统的一大特点是所能传送的最大比特数。采用了局域网络的通信技术，使分散控制单元和操3网络性能测试方法及步骤作员站在网络中可以互相通信，使分散配置的控制站构成一体化机组控制系统，实现集中监视、集中控3．1网络链路层健康状态测试制、总体优化运行，保证机组的安全经济运行。虽然(1)测试结构示意图如图1：控制系统分散了，而发电机组必须总体优

6、化运行，机匝受卜圆组故障状态下，又需总体协调，以保证机组的安全，因此通信网络的快速和稳定的实时响应特性就显得图1网络测试结构示意图3非常重要。控制设备分散，机组信息是一体化的，信f(2)将测试工具连接到被测网络中的某一网段；息一体化的技术手段就是通信网络。对于机组控制(3)用测试工具对被测的网段进行流量统计·25·2009年第12期《贵州电力技术》(总第126期)(至少5min)，测试广播率、组播率、线路利用率、错收，则增加发送的帧速率；否则减少；误率和碰撞率等指标；(6)重复步骤d，直到测Ⅲ被测网络／

7、设备在未(4)移动测试工具到其它网段，重复步骤(3)，丢包情况下，能够处理的最大帧速率；直到遍历所有需要测试的网段。(7)按不同的帧大小(从64～15l8Byte)重复3．2系统连通性测试步骤(3)一(6)；(1)测试结构示意图如图2：(8)从测试具2向测试_T具1发送数据包，重复步骤(4)～(7)；3．5网络传输时延测试(1)测试结构示意图如图3，测试_丁具1产生流量，测试工具2接受流量，并将测试数据环回。测试应在空载网络(网络负荷≤1％)下分段进行；(2)将两台测试工具分别连接到被测网络链路的源和目

8、的交换机端口上；图2网络测试结构示意图1(3)先从测试工具1向测试工具2均匀地发送(2)将测试工具连接到选定的接入层设备的端数据包；口，即测试点；(4)向被测网络发送一定数目的1518Byte的(3)用测试工具对网络的关键服务器、关键的数据帧，使网络达到所测得的最大吞吐率；网络设备(交换机和路由器)进行1O次Ping测试，(5)由测试工具l向被测网络发送特定的测试每次间隔为1S；帧，在数据发送和接收时刻都打上时间标记；(4)移动测试工具到其