Moxa工业以太网交换机在印第安那卡梅尔污水处理厂的应用

　　卡梅尔市污水处理概况  
　　位于卡梅尔市的污水处理厂主要处理本市的一些清洁卫生用水。该工厂无间断运行，具备12,000,000加仑/天的污水处理能力。在其被评为“最优秀的市政单位”之后，环保局开始意识到需要对相关水处理设备进行革新，提高各种设备的标准。   
 
　　系统扩展和升级
　　污水处理厂需要对其SCADA系统进行扩展和升级，主要目的是建立一个可靠的网络，从而与各地现有的一些设备进行整合，同时为系统将来的升级预留足够的网络带宽。在许多地方采用了光纤，因为它在长距离信号传输的时候使用非常方便，并且可以有效防止EMI（电磁干扰）和RFI（射频干扰），减少潜在的接地环流现象发生。
　　大多数以太网通信采用的是TCP/IP（传输控制协议/网际协议）。TCP/IP也允许使用少数其他协议，因为这些协议（如Modbus或DF1）可以被封装到TCP/IP封包当中。在工业以太网络中，以太网协议的灵活性显得尤为突出。通过使用类似Moxa NPort系列串口设备服务器，可以将串行消息打包成以太网封包从而实现现有设备和协议同以太网的集成。通常，设备服务器将串行数据转换为以太网数据格式，使得串行数据通过以太网传输变得较为容易。

　　可靠性和安全性   
　　工业以太网网络必须在网络意外崩溃、设备宕机极苛刻的环境条件下，具备较高的稳定性和可持续操作的特性。网络断线所带来的损失是难以估算的，如废水处理系统的停运会直接导致供水系统中污染物的增加。可靠性通常借助设备和通信的冗余来保证，在特定的故障发生时通过网络设备的固件来实现网络备份路径之间的切换。此外，为了保证设备在掉电的情况下可以进行正常工作，Moxa的产品为冗余的电源输入设计，避免掉电引起的网络瘫痪。除了稳定性之外，安全性也是十分重要的。这些都关系到用户的安全以及多个系统连接到同一网络上时带来的相互之间干扰问题。无论网络通信是采用有线还是无线，业界都有不同的安全等级可供选择使用。从简单的密码保护到VLAN（将一个物理网络分割为多个虚拟的网络），甚至采用认证服务器（如RADIUS），用户可以依据不同的资金预算和特殊的需求进行安全等级的选择。    
      
 　　选择Moxa的理由?   
 　　卡梅尔污水处理系统需要通过网络将现有的设备和一些新建设备厂房连接起来。然而，工厂的主要还是想采用工业以太网。厂方选择了EDS-726 26端口网管型千兆以太网交换机来控制各类建筑，主要是因为它具备多个便于配置的模块化端口，同时支持多模光纤，有利于整个工厂内长距离信号传输。
　　光纤传输所提供的网络传输速率和带宽比双绞线要大的多。而且，光纤传输不受EMI、RFI、雷击和其他干扰，完全符合工业级网络在性能和可靠性方面的要求。
　　通过混合的电口和光口，EDS-726可以完成中控室对所有PLC的数据采集的需求，同时为将来系统的扩展留下较大空间。尽管目前没有使用千兆带宽，EDS-726的千兆口将会为以后的应用带来极大的方便。
　　除了EDS-726之外，工厂还采用了EDS-508网管型和EDS-308非网管型交换机连接PLC、HMI和周边7幢厂房内的设备。这些交换机支持10/100 Mbps的带宽，具备电口（RJ45）和光口（SC或ST）。非网管型交换机具备“即插即用”的能力，支持TCP/IP协议，大大降低了设备配置所耗的费用。
　　简单网络管理协议（SNMP）广泛运用于商业网络中，它提供了一些常用的以太网工具，允许网络管理员远程配置并监视网络的工作效能。因此，他们可以在网络出现某种故障之前发现潜在的问题。而且，Moxa的网管型交换机具备相当有用的网络自愈功能。当光纤损坏或交换机宕机时，即使网络上有80台交换机，Moxa Turbo Ring环网都将在300ms之内自愈。与RSTP（IEEE 802.3D）相比，环形拓扑的另外一个优点就是可以减少网络布线。由于不需要将每条光纤接回到中控室，环形拓扑对光纤的需求明显减少，为工厂节省了大量人力和物力。为了保证系统的安全性，卡梅尔市选择使用Moxa网管型交换机。整个网络可以采用密码保护、端口锁定、MAC ID过滤及IP伪装来提升系统的安全性。工厂安装了A-B拨号modem/路由器，向所有的OEM厂商提供其的IP地址以便对现场设备的维护。当OEM需要登陆时，工厂可以添加他们的IP地址并暂时解除对MAC ID的过滤，只允许他们直接登陆他们自己的设备。当维护完毕之后，工厂重新启用过滤功能以防止再次非法登陆。Moxa提供的解决方案在控制部分、离心分离机和一些建筑之间得以广泛应用，提升了网络系统的冗余性和安全性。