现场总线论文-浅谈工业以太网

现场总线论文——浅谈工业以太网浅论工业以太网技术引 言网络技术的迅速发展引发了自动控制领域的深刻技术变革，以现场总线和工业以太网技术为代表的控制网络技术是现代自动控制技术与信息网络技术是改造传统工业的有力工具，也是信息化带动工业化的重点方向。目前网络控制技术正从传统的控制网络技术——现场总线向现代控制网络技术——工业以太网技术的方向发展。工业以太网的产生工业以太网是西门子公司提出的一种基于以太网通讯的一种工业用的通讯模式。在技术上与商业以太网(即IEEE802.3标准)兼容，但在产品设计时，材质的选用、产品的强度、适用性以及实时性等方面能够满足工业现场的需要，也就是满足环境性、可靠性安全性以及安装方便等要求的以太网。以太网是按IEEE802.3 标准的规定，采用带冲突检测的载波侦听多路访问方法(CSMA/CD)对共享媒体进行访问的一--PAGE14-ISO/OSI七层参考模型中的10Mbps,100Mbps,1000Mbps或更高。在办公随着以太网技术的快速发展，以太网技术已开始广泛应用于工业控制领域，它是现代自动控制技术和信息网络技术相结合的产物，是下一代自动化设备的标志性技术，是改造传统工业的有力工具，同时也是信息化带动工业化的重点方向。国内对工业以太网络技术交通、建材、楼宇管理、现代农业等领域和许多新规划建设的项目中都需要工业以太网络技术的支持。以太网是当今最流行、应用最广泛的通信技术，具有价格低、多种传输介质可选、高速度、易于组网应用等诸多优点，而且其运行经验最为丰富，拥有大TCP/IP网技术人员多，可以降低企业培训维护成本。以太网具有相当高的数据传输速率可以提供足够的带宽。而且以太网资源共享能力强，利用以太网作I/O数据很容易以实时方式与信息系统上的资源、应用软件和数据库共享。Internet连接。在任何城市、任何地Internet工业以太网的构成一个典型的工业以太网络环境，有以下三类网络器件：·网络部件·连接部件：FC（快速连接插座）ELS(工业以太网电气交换机)ESM(工业以太网电气交换机)SM(工业以太网光纤交换机)MC TP11(工业以太网光纤电气转换模块)工业以太网使用的电缆有屏蔽双绞线（ST、非屏蔽双绞线（UT、多模或单模光缆。10Mbps的速率对100Mbps使用五类或超五类线。光纤链接时需要一对，常用的62.5/125μm50/125μm10μm左右。通常，10Mbps使用多模光纤，100Mbps下，单模、多模光纤都适用。工业以太网的特点IntranetInternet但是工业以太网是面向生产过程,对实时性、可靠性、安全性和数据完整性有很高的要求。既有与信息网络相同的特点，也有自己不同于信息网络的显著特点：高，网络传输要有确定性。以太网和处于监控层的工业以太网以及现场设备层（如现场总线自有不同的要求。周期信息的传输通常具有顺序性要求，而非周期信息有优先级要求，如报警信息是需要立即响应的。保证服务，同时也要为非紧要任务提供尽力服务，所以工业以太网同时具有实时协议也具有非实时协议。工业以太网的优势（1）应用广泛。以太网是应用最广泛的计算机网（1）应用广泛。以太网是应用最广泛的计算机网络技术，几乎所有的编程语言如VisualC＋＋、Java、VisualBasic等都支持以太网的应用开发。出功率大，滤波功能完善，抗干扰能力强，电源采用冗余结构，可靠性高；采用总线供电技术减少了网络线缆，降低了安装复杂性和投入资金，以提高了网络和设备的易维护性。传输速率快。目前，10、100Mb/s的快速以太网已开始广泛应用，1Gb/s以太网技术也逐渐成熟而传统的现场总线最高速率只有 12Mb/s（如西门子Profibus-DP。显然，以太网的速率要比传统现场总线要快的多，完全可以满足工业控制网络不断增长的带宽要求。带宽要求。交换机技术。另外同步分散实时时钟协议以及高速通道协议等新技术的应用，也使实时性问题得到很好的解决。Internet/Intranet发展，以太网已渗透到各个角落，网络上的用户已解除了资源地理位置上的束缚，在联人互联网的任何一台计算机上就能浏览工业控制现场的数据，实现“控管一体化”，这是其他任何一种现场总线都无法比拟的。提高了设备外壳的可靠性；添加了速度更高的网络组态算法；采用智能管理系统对现场设备进行在线监视和诊断、维护管理；并在主干网络采用光纤通信以提高网络的抗干扰能力和可靠性。蔽外部和内部网络的非法访问。还通过用户密码、数据加密、等多种安全机制加强网络的安全管理。目前市场上也有很多针对工业自动化控制网络安全的成熟PROFIsafe、CIPSafety等。气密、浇封等防爆措施使设备发生故障时产生的电火能量不会外泄,并尽量采用低功耗的现场设备和交换机来保障系统使用的安全性。（10）可持续发展潜力大。以太网的引人将为控制满足。功能扩展性好。目前的工业以太网支持网络的视频传输，人机界面（HMI）（10）可持续发展潜力大。以太网的引人将为控制满足。工业以太网的应用随着生产过程自动化水平的提高及网络建设的同步跟进，不少企业网络已覆盖到企业的各厂和各个车间，使现场设备层及生产监控层的DCSPLC功能有可能得到更好的利用，为充分发挥信息在企业管理中的效益提供了良好的环境。因此建立统一的信息管理平台，使有使用价值的信息不致沉淀及流失，从更高层次发挥管理信息的效益是高层管理人员普遍关注的。信息平台建设是为指导发展生产服务的，为现以某冶炼企业为例，由于系统相当庞大和复杂，在生产计划管理系统它可以按照各种生产指标并根据公司的生产能力制定出公司的年、季、月产品产量计划和各种消耗定水电消耗计划;按照产品产量计划制定各部门的工作计划。生产调度指挥系统它是整个生产管理的智能管理中心，是集数据通信、处理、采集、协调、图文显示为一体的综合数据应用系统，能在各种情况下准确、可靠、迅捷地做出反应及时处理生产过程中产生的问题，协调各车间工作，达到实时、合理监控的目的。为各级管理者提供实时生产信息(过程数据、分析数据)，精确地监视生产过程，以提高生产过程控制水平和设备的监控能力。办公自动化系统它通过文件管理、信息服务、个人事宜和办公管财务管理系统操作。它将有关财务管理软件进行无缝集成，以方便使用和维护。物资管理系统物资管理就是通过用料申请计划、采购、仓储、保管、领用等活动，解决物资供需之间存在的时间、空间、数量、品种、规格以及价格和质量等方面的矛设备管理系统的设备进行信息管理，包括查看设备的运行状况，对设备安排检修，查看设备的检修记录，添加设备，报废设备等操作。视频监控系统控各关键岗位的工作情况以及重要设备运行情况，并保存(如大约一周左右的)录像资料。的采集、传输、处理、显示与化验数据分析、统计等带来了明显的经济效益。工业以太网的发展前景从目前国际、国内工业以太网技术的发展来看，挥越来越重要的作用。首先，嵌入式以太网是一个重要发展方向。嵌入式Internet正成为当前国内外ITInternet连接可实现无缝集成这一优Internet就可实现基于Internet的远程测控。嵌入式Internet的广泛应用必将使工业测控领域得更加自动化、智能化和人性化。其次，工业以太网有向傻瓜式发展的趋势。现代人们还要求新新事物更容易被接受和操纵。人机界面以及触摸屏等人性化的技术的出现让我们看到了希的模板可以实现整个工业以太网的运作。第三，工业以太网向家庭化发展。以太网已经经历了办公自动化(OAFAHA在家庭自动化领域一个最大的困难便是布线。因此现正在发展电话线的HomePNA,无线,红外以及电力载BA,FA,OA工业以太网外,还有许多需移动的设备均采用无线方式,或在电力线上传输数据。工业以太网的国内发展趋势现场总线中的主流技术。目前，在国际上有多个组织从事工业以太网的标准化工作，20019和远距离传输等一系列难题方面已经取得了很大的成果。但是，以太网用于工业控制目前尚处在研究及解决当中，主要有以下问题：实时性问题；可靠性问题；安全性问题；供电问题。实时性问题是指传统以太网由于采用载波侦听多路访问/冲突检测的通讯方式在实时性要求较高的合下，重要数据的传输会产生传输延滞。可靠性问题是指以太网若采用UDP 协议时它提供不可靠的无接数据报传输服务，不提供报文到达确认、排序以及流量控制等功能，因此报文可能会丢失、重复以及乱于现场控制。工业以太网存在的问题以太网直接应用于工业领域也存在一些实际问题：1准。以太网实际上只是一个物理层协议，并没有规定统一的对话层和应用层协议。这实际上降低了设备的互操作性,且大大减小了客户选择的余地。2入交换机，安全性虽大大提高了，但交换机本身就是一个漏洞。交换机各种配置及端口中的任何一项设置改变都会对以太网造成影响，因此漏洞很多；其次，随着工业以太网进一步发展和普及，用户会试图在一个网络节点上开发很多应用，相应也会带来安全性问题。3正常的生产控制以及情报安全就可能受到严重的破模式。4、“一网到底”仍无法实现。在工业网络与企业网络之间、有线网络和无线网络之间，多种标准使用户“一网到底”的愿望无法实现。实时域