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Ethernet与现场总线

Ethernet与现场总线

点击数:7736 次   录入时间:03-04 11:38:45   整理:http://www.55dianzi.com   PLC入门

3、网络可用性 

所谓网络生存性,亦可称为网络可用性,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均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,可以及时的发现紧急情况,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。 

4、网络安全性 

将工业现场控制设备通过以太网连接起来时,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。 

5、本质安全与安全防爆技术 

对应用于存在易燃、易爆与有毒等气体的工业现场的智能装备以及通信设备,都必须采取一定的防爆措施来保证工业现场的安全生产。现场设备的防爆技术包括两类,即隔爆型(如增安、气密、浇封等)和本质安全型。与隔爆型技术相比,本质安全技术采取抑制点火源能量作为防爆手段,可以带来以下技术和经济上的优点:结构简单,体积小,重量轻,造价低;可在带电情况下进行维护和更换;安全可靠性高;适用范围广。实现本质安全的关键技术为低功耗技术和本安防爆技术。 

由于目前以太网收发器本身的功耗都比较大,一般都在六、七十毫安(5伏工作电源),因此低功耗的现场设备(如工业现场以太网交换机、传输媒体以及基于以太网的变送器和执行机构等)设计非常难以实现。因此,在目前的技术条件下,对以太网系统采用隔爆防爆的措施比较可行。另一方面,对于没有严格的本安要求的非危险场合,则可以不考虑复杂的防爆措施。 

6.Ethernet应用于工业控制现场的发展现状与趋势 

由于以太网具有应用广泛、价格低廉、通信速率高、软硬件产品丰富、应用支持技术成熟等优点,目前它已经在工业企业综合自动化系统中的资源管理层、执行制造层得到了广泛应用,并呈现向下延伸直接应用于工业控制现场的趋势。如法国施耐德公司推出的基于嵌入式Web的“透明工厂”系统中以太网、嵌入式Web等商用互联网技术应用于信息管理层、监控层、现场设备层。国内如浙江大学、浙大中控联合推出的基于EPA(Ethernet for Process Control)的分布式网络控制系统中,也将以太网直接应用于变送器、执行机构、现场控制器等现场设备间的通信,实现了从现场设备层、控制层到管理层等网络基于以太网的统一(即所谓的“E(Ethernet)网到底”,如图4所示)。 

与此同时,国际上的一些组织也正在研究以太网应用于工业控制现场的相关技术和标准,它们是工业以太网协会(Industrial Ethernet Association)、工业自动化开放网络联合会IAONA(Industrial Automation Open Networking Alliance)、IDA(Interface for Distributed Automation)小组等。在2002年4月在北京召开的IEC/TC65全体会议上,IEC SC65C/WG1也将工业以太网有关的标准列为其未来工作内容,并在IEC61784 part-2中加入基于工业以太网媒体的行规,同时对工业以太网传输媒体、本质安全、总线供电、通信安全性等几方面的标准进行研究,以适用工业控制网络未来发展之需要。 

7.结束语 

工业现场的通信网络是实现企业信息化的基础,随着企业信息化与自动控制技术的发展,发展基于以太网的网络化控制系统,可广泛应用于化工、石化、制药、冶金、采矿、电力、食品加工、能源、数控系统等所有行业的自动化控制领域,必将受到广大用户的欢迎和拥护有着广阔的推广应用市场。 

当然,在研究以太网应用于工业控制现场时,除了要考虑工业自动化控制本身的特点和需求外,还应充分利用信息网络成熟技术,结合当前应用实际,借鉴以太网在商用领域的成功应用经验,采取分步实施的策略,首先从解决“数字通信”开始,再逐步过渡到全分散现场控制、管控一体化方向发展。 

参考文献: 

[1]魏庆福.现场总线技术发展的新动向:"99NTERKAMA展览会的启示.工业控制计算机,2000,13(1):1-4. 

[2]美国利诺LEEDS & NORTHRUP公司.MAX1000技术概貌. 

[3]施一明,冯冬芹.现场总线的标准与发展.电工技术杂志,2000,(9):5-8. 

[4]冯冬芹,金建祥,褚健.浅谈以太网应用于工业现场的关键技术.世界仪表与自动化,2002,(4):8-13. 

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