施耐德透明工厂解决方案的特点介绍.doc

施耐德电气公司水行业透明工厂工业以态网控制系统解决方案网络、现场控制器的特点透明工厂系统采用法国施耐德电气公司的自动化控制产品，包括现场控制器、远程I/O控制单元和网络设备，组成适合隧道现场要求的自愈式光纤环网。 一 网络： 透明工厂监控系统的现场控制骨干网 - 自愈式光纤环1. 采用法国施耐德电气公司的光纤交换机499NOS17100构建自愈式光纤环网，能确保在出现一个网络断点的情况下自动恢复网络的连接，保证骨干网与上位监控系统的数据传输的可靠性。2. 介质采用62.5/125mm 多模光纤。3. 网络协议为 国标GB/Z 19582.3 Ethernet Modbus TCP/IP ，全开放的工业以太网，监控中心的计算机无 需插专用以太网卡或专用接口软件即可接入，大大提高了网络透明性和开放性，也确保了网络兼容性和易于扩展。4. 通讯速率为100Mbps，全双工可达200Mbps。5. 各区域控制器采用法国施耐德电气公司的Quantum PLC和I/O模块，通过以太网模 块，挂接在 Ethernet TCP/IP Modbus 骨干以太网的交换机上。6. 光纤交换机499NOS17100为工业级以太网交换机，10/100 Mbps自适应，支持全双工 运行模式，电源采用冗余24VDC供电，确保供电可靠性，符合工业级认证标准。7. 光纤交换机499NOS17100支持采用多模光纤构建自愈式环网，技术要求为，环网上交换机数量小于50个，同时相邻交换机之间采用多模光纤连接的最大距离3100米。8. 光纤交换机499NOS17100支持冗余功能，可实现跨网冗余连接，切换时间小于500 ms。 9. 交换机支持SNMP技术，具有简单网管功能。10. 交换机具有Web-server内置功能，支持通过浏览器的网管和监视诊断功能，具有 可视化的带宽监视功能。二. 以太网通讯模块140 NOE77111 Quantum的以太网通讯模块140 77111具有强大的功能。 采用全开放的 Ethernet TCP/IP Modbus 协议。 通讯速率：10/100 Mbps自适应，全双工。 支持对Premium PLC的以太网编程。 自带10/100 Mbps RJ45接口一个，100 Mbps光纤接口一个。 内置Web-server( 网页服务器)，支持通过浏览器进行诊断、维护。 配备FactoryCast 网页开发工具，支持用户开发定制自定义网页，并存储在以 太网模块中，通过浏览器进行诊断、维护、实现瘦客户端人机交互。 支持SNMP技术，实现简单网管。 支持 I/O Scanning 技术，可进行以太网I/O扫描。 支持 BOOTP/DHCP 技术和 FDR (故障设备自更换) 技术，实现故障设备自动 更换， 可大大缩短维护时间和成本。 支持Global Data中间件技术，实现实时高速数据传输。 支持 HTTP 技术，支持对 Quantum 控制器组态、诊断和对“透明工厂”设备的 HMI 人机界面访问功能。 支持 FTP 技术，支持用户用随模块提供用户网页开发工具FactoryCast，开发自 定义的网页 ，并下传到“透明工厂”设备的功能，实现基于Web-Client的瘦客 户机结构，可实现基于Web的简单、廉价的人机界面功能。 支持 SNMP 技术，支持用户采用工业标准的网络管理软件进行简单网管，支持可 视化的网络带宽监视，便于实时网络监视、网络分析和故障诊断与维护。 支持 BOOTP/DHCP 技术，支持网络设备自动定位和分配IP地址。 支持 I/O Scanning 技术，支持在PLC与现场设备（如： Momentum I/O板、变频 器或其他 Modbus 兼容设备）之间的自动信息交换。 支持 Global Data 技术，支持设备之间的实时数据传输，完成数据传输和厂级 数 据同步。 支持 FDR (故障设备自更换)技术，支持更换设备的自动参数配置和分配IP 地址， 极大方便于现场维护和设备更换，大大降 低维护 成本，提高故障恢复效率。 支持 TCP Open (TCP 开放)技术，允许用户基于TCP协议实施“透明工厂”设备 的安装连接。三. 控制器的编程软件 Concept V2.6多功能编程软件是基于Windows环境的先进的编程工具。Concept为控制系统编程提供了统一的多语言开发环境，通过使用标准化的编辑器，用户可以创建将控制，通讯和诊断逻辑集成在一起的应用。Concept支持IEC1131-3所有五种语言：1、 顺序功能图（SFC）：为批处理过程或机械控制应用提供总 体结构和协调（面向批处理过程或机械控制应用：适合工 艺人员使用）2、 功能块图（FBD）：特别适用于过程控制应用（外形很接近 于SAMA图，适合仪表人员使用）3、 梯形图（LD）：离散量控制和逻辑互锁的最佳选择（从继电 器逻辑演化而来，最容易被电器人员所偏爱）。4、 结构化文本（ST）：高级语言，是复杂算法和数据处理的理 想方案（因为和BASIC C等高级语言相近，所以更适合于 计算机人员使用） 5、指令表（IL）：低级语言，用于优化代码功能 Concept还支持具有多年成功实践经验的984梯形逻辑，这为老产品的用户提供了从DOS到Windows的平滑过渡。Concept除编程外还提供了强大的硬件、软件配置器、安全级配置器、导出功能块（DFB）编辑器、程序转换器、EXEC下载器和16位及32位仿真器等。6、支持多任务的编程。7支持热备系统的程序和数据的热备解决方案。8支持C 语言程序嵌入，支持用户将复杂的通风算法通过C语言编程，转 换生DFB（用户自定义功能块），通过现场区域控制器实现全部算法控制，大大提高实时性和可靠性。9 内置简单人机界面组态编辑器，支持用户程序的可视化调试。大大降低开发周期，降低开发成本，提高软件开发效率。 10内置强大的工程文档编辑器，便于文档编辑、存储、打印、管理。四Modicon TSX Quantum自动化系统Quantum PLC是施耐德自动化公司于1994年向全球推出并不展完善和发展的最新型的自动化平台，它继承和发展了Merlin Gerin、Modicon、Square-D和Telemecanique四大世界知名品牌PLC的优点，又融入了当今IT的最新技术，具有结构灵活、功能强劲、使用简便、性价比高、集成度高、兼容性好等特点。Quantum系统是具有强劲的数字量、模拟量及回路处理能力的专用工业计算机系统。Quantum具有模块化、可扩展的体系结构，适用于工业过程和制造的实时控制。它包括Quantum系列CPU、I/O模块（以及采用远程I/O和分布式I/O）、智能I/O模块、通讯模板、电源和底板。Quantum CPU还作为通讯总线的主控设备，对Quantum系统的本地、远程和分布式I/O进行控制。Quantum CPUCPU模块采用Intel 80186至586芯片为主机处理器，内存从256K至2M，程序扫描速度最快可达0.1ms/k。CPU是一种数字化的电子操作系统，它使用用户保存在可编程存储器中的指令进行操作。这些指令用于实现一些专用功能，诸如逻辑、过程顺序控制、时序、偶合、算术运算等，以通过数字量和模拟量输出对不同类型的设备装置和过程进行控制。Quantum I/OQuantum I/O模板是电气信号转换器，它将送至和来自现场装置的信号，如限位开关、接近开关、温度传感器、电磁阀、阀执行器等信号转换成CPU能够处理的信号电平和格式。所有与总线相联的I/O模板都经过光电隔离，确保安全无故障操作。所有I/O模板都是软件可配置的，开关量和模拟量输出可进行预设置，保护现场的人身和设备安全。所有I/O模板都有电子身份和机械键锁双重保护功能，避免现场维护可能带来的损失。Quantum的所有模板都支持带电热插拨功能（包括CPU、电源、通讯和智能模板），可在不停机、不断电的情况下，进行维护。Quantum的所有模板都有色标、完整订货号及模板功能说明，为用户提供方便的标识、订购备件及现场维护。Quantum电源Quantum电源模板用于向插在底板上的包括Quantum CPU、接口和Quantum I/O等模板在内的所有模板供电。取决于系统的配置，电源有以下可选模式：l 独立电源对于3A或8A配置，它不要求容错或冗余性能。l 独立可累加电源对于消耗大于一个电源额定电流电流的配置，两个可累加电源可安装在同一底板上。l 冗余电源对不可中断系统操作所需要的电源。为得到冗余性能要求有两个冗余电源。 Quantum远程I/O（RIO）模板（CRP/CRA） Quantum I/O主站和分站模板使用基于S908的联网I/O配置，通讯速率可达1.544M，可通过单或双同轴电缆通讯，最远可达15000英尺，Quantum控制器可最多支持31个RIO分站。在RIO配置中，RIO主站模板通过同轴电缆（RG11或RG6）与每个远程分站的RIO分站模块相连。Quantum NOM模板（双绞线布线） Quantum NOM模板在Modbus Plus配置中为Quantum系统提供扩充的通讯能力。 Quantum CPU最多支持2个NOM模板，也就是说：一个Quantum平台可往3个不同的方向，支持3个Modbus Plus网络。 除双绞线型NOM模板外，还有光纤型NOM模板，双绞线型NOM模板可通过中继器，增加双绞线的长度。 Quantum以太网模板（NOE） Quantum以太网TCP/IP模板使得Quantum控制器与采用TCP/IP事实上工业标准协议的设备进行数据通讯。以太网模块可以插入现有的Quantum系统，可通过屏蔽双绞线或非屏蔽双绞线或光纤与现有的以太网相连。 NOE具有很好的开放性，它可使用所有市售商品：电缆、光缆、集线器（HUB）、交换器（SWITCH）、路由器（ROUTER）和网桥（BRIDGE）、收发器（TRANCEIVER）等，构网造价低。 NOE具有100M/10M自适应能力，支持热插拔，还具有内置WEB SERVER功能，用户可订制自己的主页（HOME PAGE），客户端可在内部网（甚至在互联网上）的任何计算机上，使用NETSCAPE或IE对其进行浏览，获取相关的生产信息。 Quantum底板（XBP） Quantum底板可用于本地、本地扩展、远程、远程扩展和分布式I/O的所有场合。所以说Quantum底板只有糟位数的差别，没有安装地点的差别。共有6种底板可供选择：2、3、4、6、10和16糟位。Quantum底板的转输速度达80M，所以可认为在同一机架上的模板是同步的。二、网络 TCP/IP以太网l 柘扑形式：开放局域网络，符合IEEE802.3l 介入方式：CSMA/CDl 传送速度：100M/10Mbpsl 传送介质：IEEE802.3，100Base TX,10Base T，100Base FX 10BaseFLl 网络长度：100BaseT, 10BaseTX 100m从集线器至结点，100Base FL ,100BaseFX 3Kml 应用层：Modbusl 特点：以太网已作为PLC系统都连接的网络：高性能、经济、工业标准、灵活性（拓扑结构）l 开放性（快速以太网、ATM、FDDI、桢中继等），TCP/IP已是通用、开放的计算机技术和工业标准： 所有的操作系统都提供的网络；确保路由交换，无论何种介质。 在工业场合使用以太网的理由：以太网已经作为PLC系统连接的网络，这已经成为事实。还有一个事实是：全世界网络安装量中的93%是TCP/IP以太网，以太网带给用户的最大好处是：1、经济：这是IT行业发展的规律，数量越大，产品价格越低。2、开放：可以从市场上选择各种档次的以太网配件，如电缆、接头、收发 器、集线器、交换机、路由器等。4、工业标准：IEEE 802、3，10Base T，100Base TX。5、高性能：10M100M1000M或1G10G。6、灵活性：拓扑结构有总线、星形,还可构成冗余，自愈环网等。 在配置中，可把以太网分为多个网段，形成多个物理网，一个逻辑网。多个物理网的含义为：各网各职其责，各网各跑各自信息，且介质和速度可以不同，它们之间可用网桥或路由器隔开。一个逻辑网的寓意为：多个网是相通的，因为协议相同，故可以进行数据交换，这使得全车间，甚至全厂之间的数据都能“透明”的进行传输。从以太网的接线来说，也有其特点：因为操作站和控制器接在同一个集线器/交换机上，所以即使以太网干缆断开仍可正常工作。 100M以太网的传输能力为：50万个字，10M以太网的传输能力为：10万个字；而一般工程所需交换的数据总共约为几千字左右，所以有很大余量。Modbus Plus网l 拓扑形式：开放局域，工业实时网络，支持冗余l 介质进入：令牌传递l 传送速度：IMbpsl 传送介质：屏蔽双绞线，光纤l 网络站数：32节点（64节点，加中继器）l 网络长度：双绞线：450M（1800M，加中继器），光纤：3000M （12000M加中继器）l 通过桥接器：BP85，可连接5层MB+网l 通过桥接器：BM85，可使MB+与4个Modbus口以RS232或485构成主/从方式通讯l 可由第三厂家支持的公开协议（Modconnect计划）l 有基于MB+到TCP/IP以太网的网关l 通讯容量：