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工業(yè)以太網(wǎng)在八鋼小型廠(chǎng)自動(dòng)化領(lǐng)域中的應用
摘要:主要介紹了以太網(wǎng)技術(shù)和現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的特點(diǎn),論述了現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)應用以太網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢,介紹了工業(yè)以太網(wǎng)在八鋼小型廠(chǎng)自動(dòng)化領(lǐng)域中的應用。
關(guān)鍵詞:以太網(wǎng) 現場(chǎng)總線(xiàn) 自動(dòng)化
1. 以太網(wǎng)
1985年以太網(wǎng)協(xié)議首次成為正式的IEEE802.3號碼之下發(fā)布的網(wǎng)絡(luò )標準協(xié)議。802.3標準包括物理層、MAC(介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)層)子層協(xié)議。信息以基帶方式傳輸。它描述了運行在各種介質(zhì)上的從1Mbps到10Mbps的持續CSMA/CD(載波監聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)/沖突檢測)系統的整個(gè)協(xié)議。
2. 以太網(wǎng)技術(shù)在自動(dòng)化領(lǐng)域中的技術(shù)優(yōu)勢
正在發(fā)展完善中的現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)(FieldBus)是為了適應工業(yè)控制系統向分散化、智能化、網(wǎng)絡(luò )化方向發(fā)展在20世紀80年代的現代技術(shù),它是低帶寬的底層控制網(wǎng)絡(luò ),這種技術(shù)導致了傳統電氣監測控制系統結構的變革,形成了新型的網(wǎng)絡(luò )集成化、分布式控制系統——現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統�，F場(chǎng)總線(xiàn)是開(kāi)放統一的通信網(wǎng)絡(luò ),自動(dòng)化領(lǐng)域的多家設備供應商制定了適于不同場(chǎng)合的各種總線(xiàn)協(xié)議,如LonWorks、Profibus、CAN、HART等總線(xiàn)標準協(xié)議,總數達40多個(gè)。
將以太網(wǎng)用于工業(yè)領(lǐng)域主要有以下幾個(gè)方面的優(yōu)勢:
1.以太網(wǎng)是目前技術(shù)最成熟應用最廣泛的通信網(wǎng)絡(luò )。具有價(jià)格低、多種傳輸介質(zhì)可選、高速度、易于組網(wǎng)應用等特點(diǎn),而且其運行經(jīng)驗最為豐富,擁有大量安裝維護人員。
2.易于Internet連接。過(guò)去十幾年中Internet的興起和Unix、Windows等操作系統逐漸處于主導地位,像TCT/IP協(xié)議以及其它一些定義明確的傳輸協(xié)議得到廣泛的應用,將以太網(wǎng)應用到工業(yè)領(lǐng)域應該是最為方便最有效的解決方案。
3.以太網(wǎng)可以克服現場(chǎng)總線(xiàn)不能與計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)同步改變發(fā)展的弊端。以太網(wǎng)作為現場(chǎng)總線(xiàn),特別是高速現場(chǎng)總線(xiàn)的框架主體,可以避免現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)游離于計算機技術(shù)的發(fā)展之外,使現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)與計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)很好地融合而形成相互促進(jìn)的局面。當然,以太網(wǎng)技術(shù)也有一些缺陷,比如它適于辦公環(huán)境的應用,但這些技術(shù)問(wèn)題并非難以解決�；谝陨蟽�(yōu)勢,以太網(wǎng)技術(shù)在上世紀90年代中期開(kāi)始逐漸應用在工廠(chǎng)自動(dòng)化領(lǐng)域。
3. 以太網(wǎng)在八鋼小型廠(chǎng)工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的應用
3.1以太網(wǎng)的拓撲結構和設備配置
八鋼小型廠(chǎng)是上世紀90年代中期建立的。其中以太網(wǎng)系統共有5臺MMI構成,其拓撲結構采用星形結構。由于11#、12#MMI距離集線(xiàn)器(HUB)很遠,已超出雙絞線(xiàn)電纜的一般的使用范圍(100m),因此選用光纖,一方面滿(mǎn)足了長(cháng)距離信號傳輸的要求,另一方面比采用粗同軸電纜抗干擾性強。 基于10BASE-T的星形網(wǎng)絡(luò )有以下特點(diǎn):
1. 網(wǎng)絡(luò )適用性強。由于HUB上的每個(gè)接口都是以點(diǎn)對點(diǎn)方式與另一網(wǎng)絡(luò )設備相連,任何連接上出的問(wèn)題只會(huì )影響某一個(gè)設備或一個(gè)網(wǎng)絡(luò )分段,不會(huì )影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的正常運行。
2. 容易檢測錯誤。當出現鏈接問(wèn)題時(shí)網(wǎng)絡(luò )管理員只需去中央集線(xiàn)器檢查集線(xiàn)器收發(fā)器狀況指示燈即可。
3. 雙絞線(xiàn)電纜作傳輸介質(zhì),成本低,有效的降低了網(wǎng)絡(luò )成本,便于擴充和改變網(wǎng)絡(luò )連接,從而節省了管理網(wǎng)絡(luò )所消耗的時(shí)間。
4. 10BASE-T信號特點(diǎn):10BASE-T介質(zhì)系統中傳輸的信號采用曼切斯特編碼系統進(jìn)行編碼,信號在雙絞線(xiàn)電纜上作為平衡的差分電流進(jìn)行傳送,即在發(fā)送或接受各對電線(xiàn)中有一根電線(xiàn)傳送差分信號的正振幅(0~2.5V),另一根電線(xiàn)傳遞信號的負振幅(0~2.5V),則在電線(xiàn)對的兩根電線(xiàn)之間測量的峰——峰電壓值5V。
5. 設備配置:(1)網(wǎng)絡(luò )接口卡:采用3c579TP,符合EISA總線(xiàn)標準。雖然這種卡信息吞吐量大,對CPU的負擔輕,但由于國內工控機普遍采用ISA/PCI總線(xiàn)標準,因此隨著(zhù)工控機的逐步改造,今后將采用符合PCI總線(xiàn)標準的網(wǎng)卡。
(2)網(wǎng)絡(luò )集線(xiàn)器(HUB):采用3c16670,12端口為系統的擴展留有富于的接口。
(3)光電信號轉換器:才用LANCAST4318。 3.2 以太網(wǎng)通訊的任務(wù)及通訊參數設定
八鋼小型廠(chǎng)以太網(wǎng)通訊的重要任務(wù)是:
(1)負責傳送金軋制生產(chǎn)線(xiàn)上批號跟蹤管理信息;
(2)負責傳送精整區、軋制區整體設備運行狀況;
(3)構成小型連軋廠(chǎng)過(guò)程自動(dòng)化的數據通道和生產(chǎn)信息管理網(wǎng)。
批號跟蹤管理信息如下圖所示
由于所有以太網(wǎng)站均由MMI組成,而在MMIPC機上運行的是Factory LinkIV工業(yè)控制組態(tài)軟件,所以用戶(hù)程序中關(guān)于以太網(wǎng)通訊參數可在Factory LinkIV系統提供的LAN傳送和接手信息配置表中進(jìn)行。
Factory LinkIV提供了三種LAN參數配置表,在其他配置菜單下可進(jìn)入:
1. LAN Send Control傳送控制表。在這個(gè)表中可設定需要傳送到別的以太網(wǎng)站的信息表、目的站的地址、發(fā)生傳送過(guò)程的觸發(fā)條件等。
2. LAN Receive Control接收控制表。在這個(gè)表中可設定需要的變量組,用于接收從其他站點(diǎn)發(fā)送來(lái)的信息。
3. LAN Groups。在此表中設定發(fā)送和接收信息的目的網(wǎng)站的地址和本網(wǎng)站地址,這些網(wǎng)絡(luò )地址應選用安裝配置TCP/IP協(xié)議組是設置的IP地址。
4. 結語(yǔ)
自八鋼小型廠(chǎng)生產(chǎn)以來(lái),以太網(wǎng)在其自動(dòng)化控制中運行穩定,可靠。從此我們可以看出以太網(wǎng)應用到現場(chǎng)總線(xiàn)已成為自動(dòng)化領(lǐng)域中的技術(shù)趨勢,以太網(wǎng)技術(shù)將會(huì )十分迅速地進(jìn)入到工業(yè)控制系統的各級網(wǎng)絡(luò )中。
參考文獻:
[1]李子文,小型連軋機的工藝與電氣控制. 北京:冶金出版社.
[2]孫軍凱,從Ethernet/IP工業(yè)以太網(wǎng)到工廠(chǎng)信息化技術(shù). 自動(dòng)化博覽.
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