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工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)典型通信解決方案

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產(chǎn)品簡介

一、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展趨勢　　工業(yè)控制經(jīng)歷了早期單一設(shè)備簡單的I/O，后來增加模擬量的采集和邏輯控制功能，接著20世紀(jì)80年代中期產(chǎn)生的現(xiàn)場總線，將智能現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)以全數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信控制網(wǎng)絡(luò)連接，使工業(yè)控制系統(tǒng)向分散化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化發(fā)展成為可能，使工業(yè)控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和功能結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重大變革

詳細介紹

一、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展趨勢

　　工業(yè)控制經(jīng)歷了早期單一設(shè)備簡單的I/O，后來增加模擬量的采集和邏輯控制功能，接著20世紀(jì)80年代中期產(chǎn)生的現(xiàn)場總線，將智能現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)以全數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信控制網(wǎng)絡(luò)連接，使工業(yè)控制系統(tǒng)向分散化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化發(fā)展成為可能，使工業(yè)控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和功能結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重大變革。

標(biāo)準(zhǔn)化、開放性是控制系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢！

　　現(xiàn)場總線國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61158經(jīng)過十多年的爭論和斗爭后，放棄了其制定單一現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)的初衷，最終發(fā)布了包括十余種總線的國際標(biāo)準(zhǔn)，如PROFIBUS、ControllerLink、FF、WorldFIP、Interbus、DeviceNet等。這說明各大總線各具特點、不可互相替代的局面得到世界工控界的認可。

　　與之相對應(yīng)，傳統(tǒng)意義上的以太網(wǎng)優(yōu)點在于已有巨大的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)和長期的經(jīng)驗知識，同時以太網(wǎng)具有性價比較高、初始成本和運營成本均較低、擴展性好、容易安裝開通以及高可靠性等特點。

　　特別是近些年以太網(wǎng)技術(shù)已有重要變化和突破（完善的LAN交換，星形、環(huán)形乃至混合網(wǎng)絡(luò)布線,大容量MAC地址存儲等），與傳統(tǒng)的以太網(wǎng)相比，其面貌已大為改觀，從共享媒質(zhì)轉(zhuǎn)向了樞紐或星型結(jié)構(gòu)并采用LAN交換后，實現(xiàn)了計算機間的信息隔離。更重要的是使以太網(wǎng)從此轉(zhuǎn)向全雙工傳輸,消除了鏈路帶寬的競爭和潛在的碰撞機會。加上以太網(wǎng)通信速率的大幅提高，大大消除了以太網(wǎng)通信的不確定性，提高了以太網(wǎng)通信的實時性和QoS。特別是實時工業(yè)以太網(wǎng)的出現(xiàn)，進一步保證了網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能。由于采用專用的無碰撞全雙工光纖連接,還可以使以太網(wǎng)的傳輸距離大為擴展。同時工業(yè)自動化系統(tǒng)向分布式、智能化的實時控制方面發(fā)展，使通信成為關(guān)鍵，用戶對統(tǒng)一的通信協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)的要求日益迫切。

　　長期以來，由于現(xiàn)場總線爭論不休，互通與互操作問題很難解決，于是現(xiàn)場總線開始轉(zhuǎn)向以太網(wǎng)！這得益于近些年，隨著工業(yè)以太網(wǎng)的快速發(fā)展和關(guān)鍵技術(shù)的突破，使得工業(yè)自動化領(lǐng)域控制級以上的通信網(wǎng)絡(luò)正在統(tǒng)一到工業(yè)以太網(wǎng)，并正在向下逐漸延伸。在工業(yè)控制領(lǐng)域，出現(xiàn)了現(xiàn)場總線在轉(zhuǎn)向工業(yè)以太網(wǎng)的同時，又將現(xiàn)場總線之爭讓路給工業(yè)以太網(wǎng)的局面。

企業(yè)網(wǎng)絡(luò)層次

　　從上述企業(yè)網(wǎng)絡(luò)層次可以看出，通過現(xiàn)場層和過程控制層的工業(yè)以太網(wǎng)，可以與管理層和企業(yè)信息層的辦公以太網(wǎng)無縫連接，從而大大簡化了整個網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，真正實現(xiàn)了企業(yè)的信息共享！當(dāng)然出于網(wǎng)絡(luò)及信息安全的考慮，可以通過VLAN劃分，地址綁定，用戶訪問安全控制，數(shù)據(jù)加密，甚至增加防火墻等方法來保障。

　　現(xiàn)場總線與工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是現(xiàn)代自動控制技術(shù)和信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是下一代自動化設(shè)備的標(biāo)志性技術(shù)，是改造傳統(tǒng)工業(yè)的有力工具，同時也是信息化帶動工業(yè)化的重點方向!

二、典型通信解決方案

　　工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，特別是現(xiàn)場層及過程控制層通訊的實現(xiàn)方式，根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域及實際條件的不同，會有較大差別。首先是多種現(xiàn)場總線的應(yīng)用，其次是不同傳輸方式的實現(xiàn)。對于后者，目前合理的方式是以光纖通信為主，特殊情況下輔以無線、雙絞線等形式。

　　北京歐邁特數(shù)字公司秉承20余年的通信產(chǎn)品設(shè)計、制造經(jīng)驗，在充分了解許多工業(yè)場合的應(yīng)用需求后，將精辟的通信理念注入到有著特殊要求的工業(yè)自動化通信產(chǎn)品中，使其能夠真正經(jīng)受各種惡劣工業(yè)環(huán)境考驗的同時，具有更好的通信性能和更符合實際需要。公司一直專注于工業(yè)級數(shù)據(jù)通信產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售服務(wù)，提供多系列主要基于光纖傳輸?shù)奶厣a(chǎn)品，下面推薦三種代表性解決方案：

1．異步串口總線方案

　　適用于對環(huán)境及傳輸系統(tǒng)可靠性要求、多節(jié)點、多業(yè)務(wù)異步串口同時傳輸以及異步串口的遠距離傳輸場合。

　　Omate 2000工業(yè)級總線型數(shù)據(jù)光端機充分利用了光纖傳輸?shù)膸拑?yōu)勢，在一個系統(tǒng)中可同時傳輸高達八種異步數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，而每種業(yè)務(wù)基于總線方式通信；同時突破了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)光端機在組網(wǎng)上的不足，的設(shè)計理念可保證設(shè)備組成各種網(wǎng)絡(luò)，級聯(lián)更多站點；包括環(huán)網(wǎng)在內(nèi)的多項技術(shù)大大提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院挽`活性；加上良好的電源和接口保護等措施，確保設(shè)備在極其惡劣的工業(yè)環(huán)境下的可靠應(yīng)用。

　　系統(tǒng)提供八個獨立的總線式邏輯通道，可分別傳輸不同業(yè)務(wù)。每個站點最多提供8路總線式異步數(shù)據(jù)接口（RS232/485/422，自適應(yīng)速率高達115.2Kbps），并支持從站數(shù)據(jù)與系統(tǒng)邏輯通道的任意交叉配置，極大方便了現(xiàn)場應(yīng)用，如上圖。

極快速的環(huán)網(wǎng)保護機理，ms級系統(tǒng)倒換時間，確保的故障恢復(fù)能力。
功耗極低。的基于IP統(tǒng)一網(wǎng)管系統(tǒng)，提供傳輸系統(tǒng)多點故障時的網(wǎng)管保障！
隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴大，為提高系統(tǒng)傳輸?shù)目煽啃裕卦O(shè)計了多達四個備用主站。當(dāng)主站或傳輸發(fā)生故障后，備用主站無法連接到主站時，備用主站會自動升級。

2．常用工業(yè)以太網(wǎng)方案
　　適用于對環(huán)境及傳輸系統(tǒng)可靠性要求、多節(jié)點以太網(wǎng)業(yè)務(wù)接入以及以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的遠距離傳輸場合。
　　Omate 6000工業(yè)以太網(wǎng)交換機按工業(yè)級應(yīng)用設(shè)計；具有完備的以太網(wǎng)交換性能；支持直流雙電源冗余；組網(wǎng)靈活，機構(gòu)多樣；自主知識產(chǎn)權(quán)的OE-RingTM以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)冗余機理，30ms極快速系統(tǒng)自愈，極大滿足了工業(yè)級應(yīng)用對可靠性和實時性的要求！功能強大而友好的網(wǎng)管系統(tǒng)，支持基于SNMP，Web，telnet和Console等方式的管理等，已經(jīng)廣泛應(yīng)用到電力、交通、電信、、石油石化、銀行、煤炭、水利、鐵路、冶金、、等行業(yè)，深受用戶的信賴和推崇，成為民族品牌的旗幟！
　　對于上層網(wǎng)絡(luò)或需要更高帶寬的，比如大量視頻傳輸，可采用Omate 9000系列的1000M工業(yè)以太網(wǎng)交換機。

3．歐邁特新型工業(yè)以太網(wǎng)方案
適用于對環(huán)境及傳輸系統(tǒng)可靠性要求，特別是既有以太網(wǎng)又有總線式異步串口等多業(yè)務(wù)接入的情形，以及其遠距離傳輸?shù)膱龊稀?BR> Omate 8000帶總線串口工業(yè)以太網(wǎng)交換機采用工業(yè)級設(shè)計，基于125M光纖傳輸，擁有業(yè)界的30ms極快速環(huán)網(wǎng)冗余倒換和冗余環(huán)帶光分支，同時提供以太網(wǎng)、多總線式異步串口和語音接入等性，加上完備的以太網(wǎng)交換性能和強大的網(wǎng)管功能，確保在各種惡劣工業(yè)環(huán)境下長期穩(wěn)定、可靠、安全使用！深受業(yè)界青睞，成為新型工業(yè)以太網(wǎng)的旗幟！

主要應(yīng)用特色如下：
1）100M工業(yè)以太網(wǎng)智能存儲轉(zhuǎn)發(fā)，線速無阻塞數(shù)據(jù)交換通道，完備的以太網(wǎng)交換性能，極快速環(huán)網(wǎng)冗余倒換，確保了用戶對工業(yè)以太網(wǎng)傳輸?shù)母咭蟆?BR>2）同時提供多個獨立的總線式異步串口邏輯通道，可分別傳輸不同業(yè)務(wù)。支持每個節(jié)點多路RS232/485/422同時接入，速率自適應(yīng)。
3）以太網(wǎng)數(shù)據(jù)和異步串口數(shù)據(jù)隔離，進一步確保異步數(shù)據(jù)的安全性、可靠性和實時性。
二種獨立的數(shù)據(jù)通道，確保二者數(shù)據(jù)間互不干擾；
用戶可根據(jù)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需要，選取合適的通道。比如對帶寬要求高的可走以太網(wǎng)，對實時性和安全性要求高的，可選擇串口總線方式。也可選以太網(wǎng)構(gòu)建辦公網(wǎng)，異步串口通道構(gòu)建控制網(wǎng)等；
根據(jù)需要，二種通道可互為主備用，進一步提高傳輸系統(tǒng)的可靠性。
4）系統(tǒng)支持雙向語音功能，便于現(xiàn)場維護管理及電話、廣播等擴展功能。
該功能極大方便了現(xiàn)場工程師的系統(tǒng)開通及維護。特別是在電力配網(wǎng)的柱上FTU、DTU等終端，以及交通隧道內(nèi)等情況下，其意義更加重大！
5）30ms極快速環(huán)網(wǎng)冗余倒換，有效保證了網(wǎng)絡(luò)故障時業(yè)務(wù)的迅速恢復(fù)。
6）支持雙電源冗余設(shè)計，有效提高設(shè)備的可靠性。
歐邁特公司的工業(yè)以太網(wǎng)交換機采用雙電源冗余設(shè)計，當(dāng)一組電源出現(xiàn)故障時，設(shè)備自動切換到備份電源，確保系統(tǒng)的可靠性。
7）支持多個獨立系統(tǒng)的統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)配置管理。
在滿足SNMP，Web，telnet等方式管理的同時，歐邁特公司的通過控制臺端口（Console）支持多個獨立Omate 8000系統(tǒng)的統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)配置管理。
8）支持網(wǎng)絡(luò)的視頻傳輸。

典型應(yīng)用如下圖：