西門子工業以太網交換機SCALANCE X在造船業的應用

我國目前的造船水平及能力都位于世界前列。2010年，本土化配套設備裝船率達到60％，年船舶制造能力要達到1000萬載重噸，造船產量占世界份額達到25％以上，接近或超過日本，形成中、日、韓三足鼎立的格局。2015年，本土化配套設備裝船率達到80％，達2400萬載重噸造船產量，占世界份額達到35％以上，接近或超過韓國，成為世界一流的造船大國。2020年前后，整體技術水平和自主創新能力進入國際前列，成為世界造船強國。造船強國所建造出的船舶必定代表著高水平，而船舶的自動化水平必將成為一個重要的考核標準。

1、系統監控的綜合化
由于電氣設備已經日趨通用化、模塊化、系列化，可以做到組態靈活；計算機所有功能選擇均能通過屏幕軟件按鈕直接完成，為系統監控的綜合化提供了必要的基礎。當然，根據需求不同仍舊存在著先進程度不同和性能要求不同的船舶，但是單機單控的系統必將逐步向綜合監控的系統過渡。因為采用綜合監控的形式，可以構成雙重或多重冗余，對提高系統或者全船整體可靠性是有積極意義的。
2、系統的網絡化
當前，數字化技術和總線技術應用已經相當成熟。現場總線是一種互聯現場設備（或模塊）與控制系統之間的雙向數字通信網絡。通常采用雙層網，第一層為數據采集與傳送網，第二層為控制網。為保證系統的可靠性，控制網絡可采用冗余結構。考慮到危險分散原則，按系統又分成若干子網，如：推進系統、管道系統、電力監控系統等獨立子網。通過系統的網絡化，功能上集各子系統之眾，從可靠性出發又是一個分布式系統；在數據采集和控制平臺上各分系統密切結合，但在系統結構上又是一個主動性極強的系統，在平臺某系統局部受損時不影響獨立工作；采用網絡冗余和設備冗余設計及不間斷后備電源，生存能力很強；具有圖像控制功能，人機界面和對話效果良好。
網絡系統的優勢在于采用數字化和高層次的自動化技術代替大量繁瑣的人工操作，提高工作效率是顯而易見的。它有助于減少頻繁操作和減輕人員疲勞，把船員從環境惡劣的工作場合中解放出來。

在西門子船舶自動化方案中采用SCALANCE X-400系列工業級千兆模塊化工業以太網交換機，利用HSR技術組成千兆環形工業以太網。SCALANCE X-400系列工業級千兆模塊化工業以太網交換機其滿足船級社認證的指標，集成網絡管理，豐富診斷功能、同時又提供大量可擴展的端口、能夠支持光纖和雙絞線傳輸介質。例如：由分別安裝有千兆單模介質模塊的6臺交換機構成兩個千兆主干環網，并且都過每個環網的其中兩臺交換機直接通過千兆介質模塊構成更高可用性的冗余雙環網結構，實現真正的網絡冗余，增強系統容錯能力。

由Wincc冗余服務器構成監控器的配置，并且通過在客戶端安裝web navigator的服務器選件，實現了通過網絡發布監控界面的系統要求，保證船長，航海長或者機電長等重要職能人員隨時隨地監控和指揮，保證安全。Wincc冗余服務器保證數據采集、畫面瀏覽和操作互為熱備，此外通過web負載平衡軟件可以把web客戶端的通訊平均分配到兩個冗余服務器，并在其中一個服務器故障時把客戶端自動切換熱備服務器。Wincc提供完備和開放的平臺用于嵌入第三方功能軟件、代碼和連接外部數據庫，這樣可以方便地把Wincc集成到外部系統中，特別是信息系統。

1、工業以太網的優勢

（1）1000M網絡更好的滿足多網合一的需求。

（2）工業以太網因滿足工業控制的需求而生，所以實時性更好設備響應時間小于10ms。（3）支持以太網協議的設備越來越多。

（4）與公共IP網絡可無縫連接，通用性好。

（5）在船舶自動化行業有眾多應用。

2、工業以太網交換機設備的優勢

（1）由于為工業領域打造，設備具有滿足惡劣環境的優勢。

（2）可采用多種安裝方式，如卡軌、壁板安裝。（3）寬工作溫度范圍（-40°C-70°C）滿足設備安裝在現場一年四季、早晚的溫度變化。

（4）通過多國船級社認證

· 美國艦艇協會

· 英國勞氏船級社

· 挪威船級社

· 德國勞氏船級社

· 日本海事協會

· 法國船級社

· 俄羅斯船級社

（5）抗干擾能力強。

（6）設備平均無故障時間長（幾十至上百年），節省投資及后期維護費用。

（7）支持工業以太網協議。

（8）支持VLAN，可根據系統劃分，提高傳輸效率保證數據安全。支持三層交換技術，保證需要通訊的VLAN間可交換數據。

（9）支持IGMP協議，可以高效快捷的傳輸視頻源信號至多個監測位置，節省網絡資源。

3、網絡結構的優勢

（1）支持多種網絡結構。

（2）采用西門子HSR（快速冗余環）、西門子Standby協議，網絡允許多個斷點同時出現， 網絡可快速自愈，保證通訊不中斷。