四、冗余環(huán)網(wǎng)工作原理

工業(yè)冗余環(huán)網(wǎng)可以在惡劣環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性、可靠性和實(shí)時(shí)性。

（1）物理連接上成環(huán)型。

（2）工作時(shí)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)成鏈狀結(jié)構(gòu)，有一段不傳輸數(shù)據(jù)，只傳輸環(huán)上設(shè)備各自的狀態(tài)。環(huán)上的每一個(gè)設(shè)備都知道并隨時(shí)向其他設(shè)備報(bào)告自己的狀態(tài)。一旦有一段網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障，臨近的交換機(jī)會(huì)馬上通知其他交換機(jī)，以極短的時(shí)間將這一信息傳遍全網(wǎng)。作為“根”的交換機(jī)就會(huì)實(shí)行切換，就是原來沒有數(shù)據(jù)通過的那段鏈路馬上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。整個(gè)切換時(shí)間為300毫秒。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)還是呈鏈狀工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)冗余。當(dāng)損壞的網(wǎng)絡(luò)修復(fù)后，網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)到初始工作狀態(tài)。

（3）一條光纖鏈路發(fā)生故障時(shí)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方案如圖3所示，當(dāng)主環(huán)光纖鏈路出現(xiàn)故障時(shí)，副環(huán)自動(dòng)啟動(dòng)，接替主環(huán)的工作使通信系統(tǒng)正常運(yùn)行。故障修復(fù)后系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)。

圖為 光纖網(wǎng)絡(luò)故障重構(gòu)方案

（4）兩條光纖鏈路同時(shí)發(fā)生故障如圖4所示，此時(shí)RTU 1及RTU 2 兩處的光端機(jī)會(huì)自動(dòng)將光纖鏈路環(huán)回，形成兩個(gè)獨(dú)立的環(huán)形網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)鏈路的自愈，使系統(tǒng)保持正常的運(yùn)行。待故障解除后光端機(jī)會(huì)自動(dòng)恢復(fù)到原來的工作方式。

圖4 兩條光纖鏈路同時(shí)發(fā)生故障

五、本系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)分析

本周界系統(tǒng)的傳輸平臺(tái)方案是基于二層交換和三層路由的方案，其優(yōu)勢(shì)十分明顯。一是巨大的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)和長期的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，以及目前所有流行的操作系統(tǒng)和應(yīng)用也都與之兼容；二因以太網(wǎng)是標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，具有廣泛的軟硬件支持，性能價(jià)格比好，初始成本和運(yùn)營成本均較低。另外，以太網(wǎng)的擴(kuò)展性好，且可靠性較高。以太網(wǎng)是與媒體無關(guān)的承載技術(shù)，可以透明地與銅線對(duì)、電纜和各種光纖等不同傳輸媒體接口，避免了重新布線的成本。因此，非常適用于礦場(chǎng)周界系統(tǒng)的傳輸，方便礦場(chǎng)周界建設(shè)的組網(wǎng)要求。

從結(jié)構(gòu)上看，以太網(wǎng)周界系統(tǒng)以端到端解決方案面目出現(xiàn)，消去了其他解決方案所必不可少的網(wǎng)絡(luò)邊界處的格式變換。從管理上看，由于同樣的系統(tǒng)可以應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)層面上，網(wǎng)絡(luò)管理可以大大簡(jiǎn)化。因此，滿足了礦場(chǎng)周界系統(tǒng)不斷建設(shè)和不斷引進(jìn)新技術(shù)和新設(shè)備的要求。

本周界系統(tǒng)的傳輸平臺(tái)還有以下技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

（1）冗余切換技術(shù)

冗余技術(shù)能在50ms內(nèi)檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)中所有設(shè)備的狀態(tài)，并通知到所有網(wǎng)員，保證網(wǎng)絡(luò)在300MS內(nèi)完成網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)。

（2）雙纖雙網(wǎng)冗余技術(shù)

采用冗余切換的技術(shù)的設(shè)備，可以完成雙纖冗余網(wǎng)絡(luò)、雙纖雙網(wǎng)冗余。所有節(jié)點(diǎn)互為備份的工業(yè)交換機(jī)可以采用特定的接口進(jìn)行互連。形成多網(wǎng)孔的結(jié)構(gòu)，以保證網(wǎng)絡(luò)上所有節(jié)點(diǎn)在任何狀態(tài)下具有安全完整的路由。

（3）雙主站備份功能

系統(tǒng)可以配置為局端、遠(yuǎn)端和備份局端。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障導(dǎo)致局端失效，備份局端在0.2秒之內(nèi)自動(dòng)升為局端，保證網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行；一旦網(wǎng)絡(luò)故障排除，原來的局端恢復(fù)正常工作，備份局端站會(huì)返回備份局端的狀態(tài)。

六、結(jié)束語

本文以工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，較為詳細(xì)的敘述了光纖工業(yè)以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)技術(shù)在礦場(chǎng)周界集散控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，論述了系統(tǒng)的工作原理和關(guān)鍵技術(shù)。本文對(duì)礦場(chǎng)周界系統(tǒng)的傳輸平臺(tái)建設(shè)有一定的實(shí)用價(jià)值。