1. 對工業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應用的分析
早期的工業(yè)控制系統(tǒng)發(fā)展中,由于工控協(xié)議、產(chǎn)品的專屬性,造成廠商產(chǎn)品不兼容、成本較高等原因從而阻滯了其快速發(fā)展。伴隨著企業(yè)本身對遍及全球的企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的需求、網(wǎng)絡(luò)速度增長、電子化網(wǎng)絡(luò)、降低成本、改善適應性以應對商業(yè)需求變化的需要等因素,包括:
l 對于某些企業(yè)而言,網(wǎng)絡(luò)控制、信息系統(tǒng)的重要性是不言而喻的,哪怕是片刻的網(wǎng)絡(luò)故障或中斷,但帶給企業(yè)的或許是災難性的后果;
l 且工控網(wǎng)絡(luò)越來越龐大,網(wǎng)絡(luò)節(jié)點越來越多;
l 工業(yè)以太網(wǎng)的運行環(huán)境越來越多的工廠和辦公應用的混合,出現(xiàn)很多工程應用(如大型CAD文件、大型圖表文件、需要高帶寬的仿真軟件)等帶寬要求;
l 有些對于時間敏感的實時數(shù)據(jù)(包括今后整夜的批處理文件是無法接受的、過程控制要求7*24)需求等
企業(yè)對于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)提出新的要求和目標,如何更好地滿足和適應新的需求和發(fā)展,成為工業(yè)網(wǎng)絡(luò)需要解決和改變的原因。
當工業(yè)網(wǎng)絡(luò)將眼光轉(zhuǎn)向以太網(wǎng)時,主要是基于以下的考慮:
l 以太網(wǎng)是電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中最廣泛的通信技術(shù)
l 標準化的通信-無縫的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施可以很好地和辦公網(wǎng)絡(luò)(最廣泛的辦公網(wǎng)絡(luò))整合,將辦公網(wǎng)絡(luò)擴展到機器設(shè)備或傳感器,讓縱向整合成為可能
l 相比現(xiàn)場總線,具備更顯著的增長帶寬(比如Profibus DP 最高12M帶寬-以太網(wǎng)最高到10G)
l 開放式協(xié)議和平臺
l 大多數(shù)現(xiàn)場總線的廠商也發(fā)展了建立在標準以太網(wǎng)上的自有協(xié)議:如Modbus/TCP, EtherNet/IP, ProfiNet, FF HSE, Powerlink
l 更多使用以太網(wǎng)協(xié)議的設(shè)備可供選擇,包括符合DIN規(guī)范的可以導軌安裝的以太網(wǎng)交換機等。
同時,工業(yè)以太網(wǎng)也符合未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的要求,比如:將所有公司的操作系統(tǒng)都集成在一個單一的信息基礎(chǔ)中;管理系統(tǒng)可以得到最新的數(shù)據(jù)以便作出判斷決定和響應時間;位于供應鏈中心的制造商需要在線地獲得快速響應、供應商庫存的管理和電子商務等;用于分析、趨勢判斷和改進的數(shù)據(jù)采集;嵌入式系統(tǒng)冗余等都推動了工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展。
工業(yè)以太網(wǎng)是指使用以太網(wǎng)協(xié)議進行通信傳輸,控制工業(yè)環(huán)境中的自動設(shè)備和生產(chǎn)機械。工業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需要與集中過程控制和制造執(zhí)行系統(tǒng)聯(lián)通。隨著以太網(wǎng)連接能力的日益增強,互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)正成為兩個領(lǐng)域之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉藴史椒?。但是,與辦公網(wǎng)絡(luò)不同的,工業(yè)客戶面臨的環(huán)境是更加復雜的,這其中包括:
l 機械環(huán)境:碰撞、震動、抗拉強度、彎曲、韌性、擠壓、沖擊,要求系統(tǒng)具備侵入的防護等級、保護等級等
l 電磁噪聲:分別來自電機、電焊、變壓器、雷達、無線電等產(chǎn)生的電磁干擾/射頻干擾、電磁排放、電磁傳導、傳導輻射,我們可以舉一個簡單的事例說明,在EMC指令測試中的一項是EFT/B,即電快速瞬變脈沖群抗擾度測試,通常,電路中機械開關(guān)對電感性負載的切換,會對同一電路的其他電氣和電子設(shè)備產(chǎn)生干擾,在辦公型網(wǎng)絡(luò)中,是不會考慮這類測試的,因為快速脈沖群對設(shè)備造成損害的幾率不大,但是在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中,卻很容易造成設(shè)備的誤動作,。EFT/B測試的目的就是測試對此類干擾的抗擾度。
l 極端嚴酷的環(huán)境:包括安裝和運行的環(huán)境溫度,熱沖擊,抗紫外,污染和包含腐蝕性空氣或危險液體的化學環(huán)境,生產(chǎn)過程會高溫工序和非高溫間隔,遇到極限溫度等
下表列出了較為典型的工業(yè)環(huán)境供參考:
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