核电站DCS网络广播风暴故障分析与防范措施

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1、电力安全技术第18卷(2016年第9期)核电站DCS网络广播风暴故障分析与防范措施王誉捧(福建宁德核电有限公司，福建宁德355200)[摘要]DCS的网络架构设计方案是核电站控制系统的重要组成部分，网络架构设计不合理或网络协议选取的不恰当，可能导致广播在网段内被大量复制，传播数据帧形成广播风暴，导致网络性能下降，甚至网络瘫痪。结合某核电站DCS网络广播风暴案例进行原因分析，并提出了有效避免网络广播风暴的防范措施，从而保证机组安全稳定运行。[关键词]DCS网络；TXP网络架构；网络广播风暴；工厂总线0引言都通过分配主、从2个交换

2、机OSM进行连接，来实现网络冗佘功能。核电站DCS的网络架构设计方案是控制系统根据核电站仪控设备要实现的功能要求，仪控的重要组成部分，不同的网络架构将对控制系统产系统划分为以下3个处理层级：生重要影响。网络架构设计不合理或网络协议选取(1)LEVEL0-I／O层(过程仪表层)，即现场不恰当，可能导致广播在网段内被大量复制，传播各类测量仪表，如温度、压力、流量、液位等传感数据帧形成广播风暴，阻塞网络，导致“数据丢失”器；现场执行器，如阀门。及出现传递值1变0现象，最终致使主控室监视失(2)LEVEL卜过程控制层，由工厂总线(Pl

3、ant去，触发相关逻辑误动作，对机组的安全稳定运行bus)与AS620自动化控制系统相接，用于自动、带来极大影响。因此，DCS的网络架构设计方案独立地实现电站控制及保护功能。的选择和实施便成为目前需要认真研究的课题，以(3)LEVEL2一操作监视层，由终端总线下结合某核电站DCS网络广播风暴故障案例进行(Terminalbus)与OM690人一机接口系统相接，分析。实现操作员人机对话和对电站设备进行操作、监视。1DCS网络架构简介2DCS网络广播风暴案例及原因分析某核电站CPRIO00项目的非安全级DCS为2．1网络广播风暴案

4、例经过德国西门子公司的TelepermXP-2000(以下简称某日，该电站机组调试人员误将工厂总线TXP)系统。TXP系统网络架构为双层环形网结(Plantbus)虚拟环网上连接4号单元机组(调试构，即由下层工厂总线(Plantbus)和上层终端总中)和8号公用机组主、备交换机之间的通信监视线(Terminalbus)组成。专用线断开，导致主、备交换机接收不到反馈信号，工厂总线和终端总线以相同的网络通信设均认为对方故障；标有s标记的备用状态交换机将备——交换机OSM(0pticSwitchModule)为自己所连的通信链路变为

5、主通信连接，以致4台交基础，依据OSM的RM(RedundancyManager换机之间形成实际的物理链路环(见图1中用粗线Mode)功能来实现冗余模式的虚拟环网，实现网络标出连接的交换机回路)。这导致网络冲突广播发的相对可靠性。此外，工厂总线的各虚拟环网之间送到所有连接的网络设备上，从而使数据的每一帧一一第l8卷(2016年第9期)电力安全技术Y郁住网络中重复广播，，II起丫网络广播风暴，形成如果交换机收到的是广播报艾，其就会将报文向整网络阻塞，并影响纠公门J机组和相连3号J￡机组个局域络进行广播，向除接收端口之外的所有(常

6、运营}I)之无法J卜常传输信号。3‘机绀一卜端口转发，从造成网络广播风暴，占据网络资源，控失去画面监视，引发部分设备的控制条什信弓‘值也会使得通信设备收到大量无效报文而导致不能正改变，导致3机组部分没备停运或『l动肩动。常1作。2．2网络广播风暴原因分析(2)_变换机『叫络端口速率术进行速率上限限经过现场际州查分析，查询试操记录，制。为保i止交换机进行最大数据脊吐量交换，一般除去人凶失误(【作人l×l『环网冗余连接特性小熟络端I：1速率不进行速率上限限制，但当多个输入悉，误断开主、备交换~9LIh]的通信监视々J1J连接线)数

7、据流需要同一个输出端广I，如l人I]速率大于出原因外，最终确定造成络堵塞的根本原为：单I1速率，在这个端口就会建、队列。如果没有足够元机组与公共机组之间网络通信设备形成实际的网的存储问，数据包就会被夼，蚶突发数据流更络链路环，广播报义被无限复制、转发，jJI起络是如此阻塞。这是网络拓扑结构实现不合理所致。以下对人失误原闪不做详述，只对砹备相关3网络广播风暴防范措施的原进行深入分析，以期解决根本l、uJ题。络杆扑结构不合．婴体现在l女I1下2个方m。堪F卜．j查对络厂播风根_本凶的分析，应(1)交换机连接构建的局域网(J播域)未

8、进当在梳婵符交换机I数据流楚负戡基础上，采取以行划分。单元机组与公jt4Ml~通过交换fJ【连接，使F对防范措施：所有网络通信设备际处在一个较人的局域网(广(1)采取策略协议形成拟肘域网(VLAN)。播域)中，从广播风暴产生机来看，_女I1果其中任VLANnJ‘以把一个物理上