实习报告正文(王枫林).doc

德州学院实习报告纸学生实习报告实习目的1、加深对现阶段工作环境的了解，明确工作单位的对人才的要求。2、了解计算机网络技术在现代工业控制中的应用。3、了解Ethernet在现代工业控制系统的发展前景。4、过本次实习，开阔视野，增长见识，拓宽我们的知识面。了解本专业相关方面的知识，通过实习，启发我们积极向上，深入学习。实习单位综合概述山东昌邑石化有限公司座落在世界风筝都潍坊东北部的昌邑市，始建于1986年，是潍坊市唯一生产高档燃料油的国家级大型石油化工企业。现有总资产5.4亿元，员工1000余人，占地面积50多万平方米。可以生产汽油、轻柴油、煤油、溶剂油、润滑油、燃料重油、液化气、丙稀和聚丙稀等系列石化产品。公司下设销售公司、供应公司、原油供应公司、运输公司、生活服务公司和一个消防中队、十二个主体车间，有各种炼化装置十四（台）套。主要产品：93#、90#车用无铅汽油，-10#、0#柴油，煤油、溶剂油、重交沥青、液化气、丙烯、聚丙烯、渣油、润滑油等十几个品种，产品质量均达到国家规定标准，畅销国内十几个省、市，深受广大用户青睐。近几年来，公司发扬创新精神，奉行“以质量求生存、以科技求发展、靠信誉赢市场，视顾客为上帝”的企业方针，积极发展企业信息化，通过现代工业控制系统，内抓管理，外抓市场，不断加强技术改造和管理创新的力度，注重企业信息化和现代工业控制技术的应用。现已发展为当地的信息化程度最高的现代企业和第一利税大户，先后荣获国家“守合同重信用”企业、化工部“清洁文明工厂”、省级“无泄露工厂”、“达标排放单位”、“环保先进企业”、“文明百佳企业”、“AA级信用企业”等荣誉称号，并于2003年通过了ISO9001：2000质量认证。实习内容及进度第一周（3.12-3.17）由于刚进公司，且不是对口专业，高工让他的学生成飞带着我大概了解了整个公司的网络状况，了解企业网络建设的要求，并具体实践了公司内部网络的基础性维护工作。全公司下设六个实体公司，十个生产车间，有各种炼化装置十四（台）套。公司下设销售公司、供应公司、原油供应公司、运输公司、生活服务公司和一个消防中队、十二个主体车间。现有干部、员工962人。公司集采购、运输、生产、加工、销售、出口、科研于一身，公司规模庞大。整个公司采用现代工业网络作为企业综合自动化系统的基础，从结构上看可分为个层次，即管理层、监控层和现场设备层，如图所示。 企业网（互联网）工业局域网工业控制系统网络管理层监控层现场设备层图企业综合自动化系统结构层次示意图图中，最上层的企业管理层网络，主要用于企业的计划、销售、库存、财务、人事以及企业的经营管理等方面信息的传输。管理层上各终端设备之间一般以发送电子件、下载网页、数据库查询、打印文档、读取文件服务器上的计算机程序等方式进行信息的交换，数据报文通常都比较长，吞吐量较大，而且数据通信的发起是随机的、无规则的，因此要求网络必须具有较大的带宽。管理层网络主要由快速以太网Ethernet（100M、1000M、10G等）组成。中间的制造执行层网络主要用于监控、优化、调度等方面信息的传输，其特点是信息传输具有一定的周期性和实时性，数据吞吐量较大，因此要求网络具有较大的带宽，以前由专用网络如令牌网组成，如今这一层网络则主要由传输速率较高的网段（如10M、100M等）组成。而最底层的现场设备层网络则主要用于变送器、执行机构等现场设备之间、以及现场设备与控制室仪表之间的信息传输。它应具有以下特点：1、传输的信息长度较小。这些信息包括生产装置运行参数的测量值、控制量、开关与阀门的工作位置、报警状态、设备的资源与维护信息、系统组态、参数修改、零点与量程调校信息等。其长度一般都比较小，通常仅为几位（bit）或几个、十几、几十个字节（byte），对网络传输的吞吐量要求不高。2、通信响应实时性要求较高。工业控制对实时性的要求是“硬”的，因为它往往涉及安全，所以必须在任何时间都及时响应，不允许有不确定性。它包括两个方面的要求，一是传输速度要快，即网络通信速率要高，二是响应时间要短，响应时间可由个方面决定：仪表或执行器控制中断的能力；信息在通信协议的应用层与物理层之间的传输时间；等待网络空闲的时间；避免信息在网络上碰撞的时间。3、较强的可靠性和安全性。对于工作在环境恶劣的工业生产现场的通信网络，必须解决环境适应性问题，它包括电磁环境适应性、气候环境适应性、机械环境适应性。而安全性要求则是指网络传输媒体上所传输的能量要小，在正常工作或出现故障时，均不致引发灾难事故。4、总线供电，即工业现场控制网络不仅能传输通信信息，而且要能够为现场设备传输工作供给电源。这主要是从线缆铺设和维护方便考虑，同时总线供电还能减少线缆，降低布线成本。正是由于以上特点和特殊性，目前现场设备层网络主要由低速现场总线网络组成。第二周至第三周（3.19-3.31）经过上周的理论学习和现场实践，我已经基本掌握企业中各系统控制的基本要求，接下来两周，高工将对我进行网络系统控制的发展过程、基本控制类型、基本工作原理等专业知识方面的辅导。现场总线的定义、产生背景所谓现场总线，按照国际电工委员会IEC/SC65C的定义，是指安装在制造或过程区域的现场装置之间、以及现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行和多点通信的数据总线。以现场总线为基础而发展起来的全数字控制系统称作现场控制系（FCS）。现场总线的产生是多方面因素共同作用的结果。首先，现场总线的产生反映了仪器仪表发展的需要。仪器仪表的发展经历了全模拟式仪表、智能仪表、具有通信功能的智能仪表、现场总线仪表等几个阶段。其次，现场总线的产生反映了企业综合自动化、信息化要求。为了适应越来越激烈的市场竞争需要，逐步形成了计算机集成制造系统（CIMS）因此，从世纪年代开始，各种现场总线相继产生，其中主要的有基金会现场总线FF、控制局域网络CAN、局部操作网络LonWorks、过程现场总线Profibus和HART协议以及DeviceNet，ControlNet及P-NET等。然而，由于行业与地域发展等历史原因，加上各公司和企业集团受自身利益的驱使，围绕着现场总线技术通过了包含八种总线的IEC-61158标准，这个结局表明，在相当长一段时间内多种现场总线将并存，而忽视了与信息网络技术（如Ethernet技术）的结合。2、以太网（Ethernet）的简介Ethernet应用于微型计算机系统商业网络终端。出版了的IEEE-802.3标准和ISO-8802.3标准是相同的。Ethernet采用星型或总线型结构，传输速率为10M、100M、1000M甚至更高，传输介质为屏蔽（非屏蔽）双绞线、光纤、同轴电缆等。3、企业以前不用Ethernet作现场总线的原因Ethernet区别于其他网络（如令牌网、令牌环网、主从式网络等）的重要特点是，它采用的介质访问控制方法一CSMA/CD(冲突检测载波监听多点访问）是一种非确定性或随机性通信方式。其基本工作原理是：某节点要发送报文时，首先监听网络，如网络忙，则等到其空闲为止，否则将立即发送，并同时继续监听网络；如果两个或更多的节点监听到网络空闲并同时发送报文时，将发生碰撞，同时节点立即停止发送，并等待一段随机长度的时间后重新发送。次碰撞后，控制器将停止发送并向节点微处理器回报失败信息。在网络负荷较高时，Ethernet上存在的这种碰撞成了主要问题，因为它极大地影响了Ethernet的数据吞吐量和传输延时，并导致Ethernet实际性能的下降。由于在一系列碰撞后，报文可能会丢失，因此节点与节点之间的通信将无法得到保障。Ethernet的这种CSMA/CD介质访问机制导致了网络传输延时和通信响应的“不确定性”。而对于工业现场控制网络，Ethernet的这种通信“不确定性”会导致系统控制性能下降，控制效果不稳定，甚至会引起系统振荡；在有紧急事件信息需要发送时，还会因报警信息不能及时得到响应，而导致灾难事件的发生，成了它应用于工业控制网络的主要障碍。Ethernet没有用于现场总线的另外一个重要原因是，作为工业现场智能设备的核心组成部分微处理器，在世纪年代时还处于初期发展阶段，功能简单，数字处理能力不强，不能处理Ethernet上“捆绑”使用的TCP/IP协议。第四周至第六周（4.2-4.23）在经过对现代企业控制系统的发展历程简单学习后，高工下面将重点给我讲解Ethernet在现代企业控制中的应用。1、Ethernet进入工业控制领域尽管Ethernet是一种随机性网络，但由于其技术比较简单、完全公开，能很快被大家接受，通过不断改进、提升，市场占有率（特别是办公自动化领域的市场占有率）越来越大，而成本却越来越低。当网络负荷低于时，Ethernet网络的响应速度明显大于Arcnet网络，但随着负荷的增加Ethernet网络的响应速度就急剧下降，而Arcnet网络却下降得非常缓慢。这是因为，当负荷轻时，Ethernet网络的节点发送数据时发生碰撞的概率很低，几乎可以随时发送，而Arcnet网络则必需要有令牌才能发送，当然没有Ethernet网快。但当负荷很重时，Ethernet网的碰撞概率急剧增加，这就象一群人乱哄哄的挤一个门，这群人要完全进入门中，得花费很长的时间。而Arcnet则像一群人排队进一个门，其进入速度肯定比前者快。在典型的工业控制系统应用中，通信峰值负荷为10M Ethernet的，100M Ethernet网络中的负荷为0.5%。如果通过仔细设计，对系统中的网络节点数量和通信流量进行控制，使网络负荷低于10%，完全可以采用Ethernet网来取代Arcnet网等令牌网。2、Ethernet可以用于工业控制现场通信确定性首先，Ethernet的通信速率增大，在数据吞吐量相同的情况下，通信速率的提高意味着网络负荷的减轻和网络传输延时的减小，也就意味着网络碰撞机率大大下降。其次，采用星型网络拓扑结构，交换机将网络划分为若干个网段。Ethernet交换机由于具有数据存储、转发的功能，使各端口之间输入和输出的数据帧能够得到缓冲，不再会发生碰撞；同时交换机还可以对网络上传输的数据进行包过滤，使每个网段内节点之间数据的传输只限在本地网段内进行，而不需经过主干网，也不占用其他网段的带宽，从而降低了所有网段和主干网的网络负荷。再次，全双工通信又使得端口间对双绞线（或根光纤）上分别同时接收和发送报文帧，也不会发生冲突。因此，采用交换式集线器和全双工通信，可以使网络上的冲突域已经不复存在（全双工通信），或碰撞机率大大降低（半双工），并由此使Ethernet通信“确定性”和实时性得到大大提高。通信稳定性和可靠性Ethernet进入工业控制领域的另一个主要问题是。它所用的接插件、集线器、交换机和电缆等均是为OA领域而设计的，抗干扰性能较差，不符合工业现场恶劣环境的要求，也不具备本安特性和向现场仪表供电的性能。随着网络技术的发展，上述问题正在迅速得到解决。为了解决在不间断的工业应用领域，在极端条件下网络也能稳定地工作的问题。此外，在实际应用中，主干网可采用光纤传输，现场设备的连接则可采用屏蔽双绞线。对于重要的网段还可采用冗余网络技术，以可以提高网络的抗干扰能力和可靠性。3、Ethernet应用于工业现场尚需解决的主要问题Ethernet在应用于工业控制网络时。以下一些关键问题还需要解决。（）Ethernet实时通信服务质量支持策略所谓实时通信服务质量，是指以太网应用于工业控制现场时，为满足工业自动化实时控制要求，而提出的一系列通信特征需求，这些特征包括响应延迟、传输延迟、吞吐量、可靠性、传输失败率、优先级等。工业控制现场网络中传送的数据信息，除了传统的各种测量数据、报警信号、组态监控和诊断测试信息以外，还有历史数据备份、工业摄像数据、工业音频视频数据等。这些信息对于实时性和通信带宽的要求各不相同，因此要求工业实时通信网络能够适应外部环境和各种信息的通信要求的不断变化，为紧要任务提供最低限度的性能保证(GR)服务，同时为非紧要任务提供尽力（BE）服务，从而确保整个工业控制系统的性能。为此，将以太网应用于工业现场设备间通信时，应根据工业现场控制系统实时通信要求和特点的分析，制定相应的系统设计、流量控制、优先级控制、数据报重发控制机制等策略，以保证网络通信的实时QoS。（）满足通信一致性和互可操作性的应用层、用户层协议规范由于工业自动化网络控制系统不单单是一个完成数据传输的通信系统，而且还是一个借助网络完成控制功能的自控系统。它除了完成数据传输之外。往往还需要依靠所传输的数据和指令，执行某些控制计算与操作功能，由多个网络节点协调完成自控任务。因而它需要在应用、用户等高层协议与规范上满足开放系统的要求，满足互操作条件。从ISO/OSI的七层通信参考模型来看，以太网技术规范只映射为其中的物理层和数据链路层；而在其之上的网络层和传输层协议，目前以TCP/IC协议为主（已成为以太网之上传输层和网络层“事实上的”标准）。而对较高的层次如会话层、表示层、应用层等没有作技术规定。目前商用计算机设备之间是通过FTP（文件传送协议）、Telnet（远程登录协议）、SMTP（简单邮件传送协议）、HTTP、SNMP（简单网络管理协议）等应用层协议进行互信息透明访问的，它们如今在互联网上发挥了非常重要的作用。但这些协议所定义的数据结构等特性不适合应用于工业过程控制领域现场设备之间的实时通信。为此，为满足工业现场控制系统的应用要求，必须在EthernetTCP/IP协议之上，建立完整的、有效的通信服务模型，制定有效的实时通信服务机制，协调好工业现场控制系统中实时和非实时信息的传输服务，形成为广大工控生产厂商和用户所接收的应用层、用户层协议，进而形成开放的标准。()网络可用性所谓网络可用性，亦可称为网络生存性，是指系统中，任何一组件发生故障，都不应导致操作系统、网络、控制器和应用程序以至于整个系统的瘫痪。它包括可靠性、可恢复性、可管理性等几个方面的内容，必须仔细设计。其中，可靠性是指，组成分布式网络控制系统的控制器、I/O模块、操作站、工程师站等硬件设备应满足环境适应性要求，相应的软件（包括设备驱动软件、应用程序、操作系统等）必须工作稳定、可靠，因此系统组件与网络设计的可靠性成了自动化设备制造商的设计重点。所谓可恢复性，是指当系统中任一设备或网段发生故障而不能正常工作时，系统能依靠事先设计的自动恢复程序将断开的网络链路重新链接起来，并将故障进行隔离。同时，系统能自动定位故障，以使故障能够得到及时修复。一般来讲，网络系统的可恢复性取决于网络装置和基础组件的组合情况。可管理性是高可用性系统的最受关注的焦点之一。通过对系统和网络的在线管理，可以及时地发现紧急情况，并使得故障能够得到及时的处理。可管理性一般包括性能管理、配置管理、在线变化管理等过程。()网络安全性 将工业现场控制设备通过以太网联接起来时，由于使用了TCP/IP协议，因此可能会受到包括病毒、黑客的非法入侵与非法操作等网络安全威胁，并因此成为众人关心的另一个重要问题。对此，一般可采用网络隔离（如网关、服务器等隔离）的办法，将控制区域内部控制网络与外部信息网络系统分开。此外，还可以通过用户密码、数据加密、防火墙等多种安全机制加强网络的安全管理。但目前尚没有针对工业自动化控制网络安全的成熟软件。实习体验与心得此次六周的实习让我深刻了认识到网络技术尤其是Ethernet技术在现代工业控制、管理应用中的重要性。也从中感悟到知识的渊博、专业知识的牢固在工作中的重要性。了解到工作中理论与实践相结合的技巧，感受和睦相处，团结一致保持良好的关系是重要的，努力使自己成为技术能力强、素质高的技能人才，将在社会上起到重要作用。因此，我们要勇敢的面向现实、面向社会、面向国际。网络建设与维护是一门操作性、实践性非常强的工作，理论与实践相结合是比较可行的，定期安排时间进行理论巩固和实践锻炼，让自己更好的消化所学的，避免毕业后的眼高手低的现象，使自己更好、更快地适应社会发展所需，发挥自己的专业特长更好地创造社会及行业价值。实习是大学生的必修课程，它不仅让我们学到了课堂上学不到的知识，还是我们开阔了视野、增长了见识，为我们以后把所学专业用到实际工作中打下坚实的基础。相信这是每一名大四学生所期待的，因为我们即将毕业，就业是我们所关心，然而我们对于自己所学专业在社会生产中的应用却了