工业控制网络典型通信解决方案
一、工业控制网络通信技术的发展趋势
标准化、开放性是控制系统通信网络的发展趋势! 现场总线国际标准IEC61158经过十多年的争论和斗争后,放弃了其制定单一现场总线标准的初衷,最终发布了包括十余种总线的国际标准,如PROFIBUS、ControllerLink、FF、WorldFIP、Interbus、DeviceNet等。这说明各大总线各具特点、不可互相替代的局面得到世界工控界的认可。 与之相对应,传统意义上的以太网优点在于已有巨大的网络基础和长期的经验知识,同时以太网具有性价比较高、初始成本和运营成本均较低、扩展性好、容易安装开通以及高可靠性等特点。 特别是近些年以太网技术已有重要变化和突破(完善的LAN交换,星形、环形乃至混合网络布线,大容量MAC地址存储等),与传统的以太网相比,其面貌已大为改观,从共享媒质转向了枢纽或星型结构并采用LAN交换后,实现了计算机间的信息隔离。更重要的是使以太网从此转向全双工传输,消除了链路带宽的竞争和潜在的碰撞机会。加上以太网通信速率的大幅提高,大大消除了以太网通信的不确定性,提高了以太网通信的实时性和QoS。特别是实时工业以太网的出现,进一步保证了网络的传输性能。由于采用专用的无碰撞全双工光纤连接,还可以使以太网的传输距离大为扩展。同时工业自动化系统向分布式、智能化的实时控制方面发展,使通信成为关键,用户对统一的通信协议和网络的要求日益迫切。 长期以来,由于现场总线争论不休,互通与互操作问题很难解决,于是现场总线开始转向以太网!这得益于近些年,随着工业以太网的快速发展和关键技术的突破,使得工业自动化领域控制级以上的通信网络正在统一到工业以太网,并正在向下逐渐延伸。在工业控制领域,出现了现场总线在转向工业以太网的同时,又将现场总线之争让路给工业以太网的局面。
企业网络层次
从上述企业网络层次可以看出,通过现场层和过程控制层的工业以太网,可以与管理层和企业信息层的办公以太网无缝连接,从而大大简化了整个网络构建,真正实现了企业的信息共享!当然出于网络及信息安全的考虑,可以通过VLAN划分,地址绑定,用户访问安全控制,数据加密,甚至增加防火墙等方法来保障。 现场总线与工业以太网络技术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!
二、典型通信解决方案 工业控制网络,特别是现场层及过程控制层通讯的实现方式,根据应用领域及实际条件的不同,会有较大差别。首先是多种现场总线的应用,其次是不同传输方式的实现。对于后者,目前合理的方式是以光纤通信为主,特殊情况下辅以无线、双绞线等形式。 北京欧迈特数字公司秉承20余年的通信产品设计、制造经验,在充分了解许多工业场合的应用需求后,将精辟的通信理念注入到有着特殊要求的工业自动化通信产品中,使其能够真正经受各种恶劣工业环境考验的同时,具有更好的通信性能和更符合实际需要。公司一直专注于工业级数据通信产品的研发、生产和销售服务,提供多系列主要基于光纤传输的特色产品,下面推荐三种代表性解决方案: 1.异步串口总线方案 适用于对环境及传输系统可靠性要求极高、多节点、多业务异步串口同时传输以及异步串口的远距离传输场合。 Omate 2000工业级总线型数据光端机充分利用了光纤传输的带宽优势,在一个系统中可同时传输高达八种异步数据业务,而每种业务基于总线方式通信;同时突破了传统数据光端机在组网上的不足,独特的设计理念可保证设备组成各种网络,级联更多站点;包括环网在内的多项技术大大提高了数据传输的可靠性和灵活性;加上良好的电源和接口保护等措施,确保设备在极其恶劣的工业环境下的可靠应用。
系统提供八个完全独立的总线式逻辑通道,可分别传输不同业务。每个站点最多提供8路总线式异步数据接口(RS232/485/422,自适应速率高达115.2Kbps),并支持从站数据与系统逻辑通道的任意交叉配置,极大方便了现场应用,如上图。 极快速的环网保护机理,ms级系统倒换时间,确保最佳的故障恢复能力。
2.常用工业以太网方案
主要应用特色如下: 典型应用如下图:
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