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TWI CSWIP Certification Scheme for Welding & Inspection Personnel (CSWIP 3.1)

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工业以太网与现场总线的优缺点 整理

工业以太网与现场总线的优缺点 1 引言 用于办公室和商业的以太网伴随着现场总线大战硝烟已悄悄地进入了控制领域,近年来以太网更是走向前台,发展迅速,颇引人注目。究其原因,主要由于工业自动化系统正向分布化、智能化的实时控制方面发展,其中通信已成为关键,用户对统一的通信协议和网络的要求日益迫切。另一方面,Intranet/Internet等信息技术的飞速发展,要求企业从现场控制层到管理层能实现全面的无缝信息集成,并提供一个开放的基础构架,而目前的现场总线尚不能满足这些要求。 现场总线的出现确实给工业自动化带来一场深层次的革命,但多种现场总线互不兼容,不同公司的控制器之间不能实现高速的实时数据传输,信息网络存在协议上的鸿沟,导致“自动化孤岛”现象的出现,促使人们开始寻求新的出路并关注到以太网。同时现场总线的传输速率也远远不如工业以太网传输速率快。 2 以太网与工业以太网 2.1 什么是以太网与工业以太网 以太网是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。该标准定义了在局域网(LAN)中采用的电缆类型和信号处理方法。以太网在互联设备之间以10~100Mbps的速率传送信息包,双绞线电缆型号为10 Base T。以太网由于其低成本、高可靠性以及10Mbps的速率而成为应用最为广泛的以太网技术。直扩的无线以太网可达11Mbps,许多制造供应商提供的产品都能采用通用的软件协议进行通信,开放性好。 普通以太网应用到工业控制系统,这种网络叫工业以太网。 2.2 以太网具有的优点 (1)具有相当高的数据传输速率(目前已达到100Mbps),能提供足够的带宽; (2)由于具有相同的通信协议,Ethernet和TCP/IP很容易集成到IT(信息技术)世界; (3)能在同一总线上运行不同的传输协议,从而能建立企业的公共网络平台或基础构架;

工业以太网与现场总线的优缺点(精)

工业以太网与现场总线的优缺点1引言用于办公室和商业的以太网伴随着现场总线大战硝烟已悄悄地进入了控制领域,近年来以太网更是走向前台,发展迅速,颇引人注目。究其原因,主要由于工业自动化系统正向分布化、智能化的实时控 制方面发展,其中通信已成为关键,用户对统一的通信协议和网络的要求日益迫切。另一方面,Intran et/l nternet等信息技术的飞速发展,要求企业从现场控制层到管理层能实现全面的无缝信息集成,并提供一个开放的基础构架,而目前的现场总线尚不能满足这些要求。现场总线的出现确实给工业自动化带来一场深层次的革命,但多种现场总线互不兼容,不同公司的控制器之间不能实现高速的实时数据传输,信息网络存在协议上的鸿沟,导致自动化孤岛”现象的出现,促使人们开始寻求新的出路并关注到以太网。同时现场总线的传输速率也远远不如工业以太网 传输速率快。2以太网与工业以太网2.1什么是以太网与工业以太网以太网是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。该标准定义了在局域网(LAN)中采用的电缆类型和信号处理方法。以太网在互联设备之间以10?100Mbps的速率传 送信息包,双绞线电缆型号为10 Base T。以太网由于其低成本、高可靠性以及10Mbps 的速率而成为应用最为广泛的以太网技术。直扩的无线以太网可达11Mbps,许多制造供应商提供的产品都能采用通用的软件协议进行通信,开放性好。普通以太网应用到工业控制系统,这种网络叫工业以太网。 2.2以太网具有的优点(1)具有相当高的数据传输速率(目前已达到100Mbps),能提供足够的带宽;(2)由于具有相同的通信协议,Ethernet和TCP/IP很容易集成到IT (信息技术)世界;(3)能在同一总线上运行不同的传输协议,从而能建立企业的公共网络平台或基础构架;(4)在整个网络中,运用了交互式和开放的数据存取技术; (5)沿用多年,已为众多的技术人员所熟悉,市场上能提供广泛的设置、维护和诊断工具,成为事实上的统一标准;(6)允许使用不同的物理介质和构成不同的拓扑结构。2.3工业以太网的优点(1)基于TCP/IP的以太网采用国际主流标准,协议开放、完善不同厂商设备,容易互连具有互操作性;(2)可实现远程访问, 远程诊断;(3)不同的传输介质可以灵活组合,如同轴电缆、双绞线、光纤等; (4)网络速度快,可达千兆甚至更快;(5)支持冗余连接配置,数据可达性 强,数据有多条通路抵达目的地;(6 )系统容易几乎无限制,不会因系统增大而出现不可预料的故障,有成熟可靠 的系统安全体系;(7)可降低投资成本。3主流应用层协议-工业以太网协议由于商用计算机普遍采用的应用层协议不能适应工业过程控制领域现场设备之间的实时通信,所以必须在以太网和TCP/IP协议的基础上,建立完整有效的通信服务模型,制定有效的实时通信服务机制,协调好工业现场控制系统中实时与非实时信息的传输,形成被广泛接受的应用层协议,也就是所谓的工业以太网协议。目前已经制定的工业以太网协议有MODBUS/TCP,HSE, EtherNet/IP, ProfiNet等。MODBUS/TCP协议是法国施耐德公司1999年公布的协议,以一种非常简单的方

基于工业以太网和现场总线的火电厂电气自动化系统

技术纵横 Application 应用 42 自动化博览 2006年12月刊 文献标识码:B 文章编号:1003-0492(2006)06-0042-02 中图分类号:TP393.11 基于工业以太网和现场总线的火电厂电气自动化系统 ECS for Electric Power Plant Based on Industry Ethernet and Field Bus (北京四方继保自动化股份有限公司,北京 100085) 刘 炬,李高俊 (浙江省衢州电力局,浙江 衢州 324000) 毛以军 收稿日期:2006-09-28 摘要:介绍了一种基于工业以太网和现场总线的火电厂电气自动化系统,描述了系统的网络结构以及ECS 系统与DCS 的接口方式。关键词:电厂电气自动化系统;分布式控制系统 Abstract: ECS(electric control system) for electric power plant based on industry ethernet and field bus is introduced, and the architecture of the system and the interface mode between ECS and DCS(distribute control system) are also described.Key words: ECS; DCS 刘炬(1970-) 男,河北乐亭人,工学硕士,从事变电站自动化系统、电网故障信息系统、电厂电气自动化系统研究工作。 电厂电气自动化系统,简称ECS ,是电厂自动化领域近年来兴起的一个新的热点。与DCS 侧重于热工系统的监控相对应,ECS 侧重于电气系统的监控;与NCS 侧重于电厂接入电网部分的电气监控相对比,ECS 侧重于发电厂内部,实现厂用电中低压电气系统的保护、测量、计量、控制、分析等综合功能。本文介绍了一种基于工业以太网和现场总线的电厂电气自动化系统。 图1 传统的电厂电气监控方案 1 传统的电厂电气监控方案 传统的电厂电气监控的实现方式是由DCS 系统经I/O 板实现对电气部分的数据采集和远方控制。电气部分特殊控制功能如继电保护、故障录波等都由独立的装置来实现,与DCS 系统无关。图1为传统电厂电气监控方案,在这个方案中,DC S 的I/O 板只能处理标准信号,模拟量需要经过变送器转换成标准的4~20mA 电流。DCS 可以实现对电气中的关键少量的信号的监视和控制,但需要大量的电缆和变送器,实施的成本比较高。 2 电厂电气自动化系统方案 随着微机在继电保护和自动装置中的广泛应用,电气综合保护测控装置可以实现基于交流采样的保护、测量、录波、控制和通信,这些新型的微机保护测控装置可以非常方便地采用现场总线、工业以太网等技术组成网络,电厂电气监控也发展为以交流采样、数字通信为主要特点的综合自动化系统。 2.1 现场总线简介 现场总线(Field Bus )是工厂底层设备之间的通信网络,是计算机数字通信技术在自动化领域的应用,为底层设备信息及生产过程信息集成提供了通信平台。工厂底层应用现场总线技术实现了全厂信息纵向集成的透明通信,即从管理层到自动化底层的数据存取。现场总线的介质访问控制方式可满足工业控制网络的要求,即通信的实时性和确定性,但是现场总线的通信速率相对比较低,不适合大量的数据传输。2.2 工业以太网简介 以太网和TCP/IP 协议在IT 行业得到了广泛应用,随着IEC 61158统一现场总线标准的失败,使得工业控制领域的专家将目标转向在IT 行业获得成功的以太网技术,以太网具有兼容性好、成本低廉、通信速率高等优点,但是也有实时性差、不确定性等问题。以太网适合应用于大数据量,实时性要求不是特别高的场合。2.3 电厂电气监控的特点 电厂电气监控系统的范围包括厂用电系统、网控系统、机组系统等,其中网控系统可采用目前非常成熟的变电站自动化系统的技术,电厂电气监控系统具有以下特点: ? 系统的设备数量和种类多,信息量大,物理位置分

以太网和现场总线基础知识

以太网和现场总线基础知识 以太网及tcp/ip通信技术在it行业获得了很大的成功, 成为it行业应用中首选的网络通信技术。近年来,由于国际现场总线技术标准化工作没有达到人们理想中的结果,以太网及tcp/ip技术逐步在自动化行业中得到应用,并发展成为一种技术潮流。 以太网在自动化行业中的应用应该区分为两个方面问题,或者说两个层次的问题。一是工厂自动化技术与it技术结合,与互连网internet技术结合,成为未来可能的制造业电子商务技术、网络制造技术雏形。大多数专家们对自动化技术这种发展趋势给予肯定的评价。另一个方面,即以太网能否在工业过程控制底层,也就是设备层或称为现场层广泛应用?能否成为甚至取代现有的现场总线技术成 为统一的工业网络标准?这些问题实为目前自动化行业专家们争论的热点。本文将只就这一问题,从以太网与现场总线的技术比较出发,谈谈个人看法。 1.以太网指的是什么 什么是“以太网”?以及相关的ieee 802.3及tcp/ip技术? 这对计算机网络工程师可能是基本常识,但我们自动化技术工程师未必清楚。在讨论以太网与自动化技术及现场总线技术之前,有必要先澄清一下这几个基本术语的含义。笔者查阅了有关资料,现将有关“以太网”、ieee 802.3及tcp/ip相关的技术背景摘要如下: (1) 以太网: ?1975年: 美国施乐(xerox)公司的palo alto研究中心研制成功[metc76],该网采用无源电缆作为总线来传送数据帧,故以传播电磁波的“以太(ether)”命名。 ?1981年:美国施乐(xerox)公司+数字装备公司(digital)+英特尔(intel)公司联合推出以太网(ethernet)规约[ethe80] ?1982年:修改为第二版,dix ethernet v2 因此:“以太网”应该是特指“dix ethernet v2”所描述的技术。 (2) ieee802.3 ?80年代初期: 美国电气和电子工程师学会ieee 802委员会制定出局域网体系结构, 即ieee 802参考模型.ieee 802参考模型相当于osi模型的最低两层: ?1983年:ieee 802 委员会以美国施乐(xerox)公司+数字装备公司(digital)+英

EtherCAT - 以太网现场总线

EtherCAT - 以太网现场总线 本文深入阐述了基于以太网现场总线系统的EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology)技术。EtherCA T为现场总线技术领域树立了新的性能标准,具备灵活的网络拓扑结构,系统配置简单,和现场总线系统一样操作直观简便。另外,由于EtherCAT实施的成本低廉,因此使系统得以在过去无法应用现场总线网络的场合中选用该现场总线。 1. 引言 1.1 以太网和实时能力 2. EtherCAT 运行原理 3. EtherCAT 技术特征 3.1 协议 3.2 拓扑 3.3 分布时钟 3.4 性能 3.5 诊断 3.6 高可靠性 3.7 安全性 3.8 EtherCAT 取代PCI 3.9 设备行规 3.9.1 EtherCAT实现CAN总线应用层协议(CoE) 3.9.2 EtherCAT实现伺服驱动设备行规IEC61491 (SoE) 3.10 EtherCAT实现以太网(EoE) 3.11 EtherCAT实现文件读取(FoE) 4. 基础设施成本 5. EtherCAT 实施 5.1 主站 5.1.1 主站实施服务 5.1.2 主站样本代码 5.2 从站 5.2.1 EtherCAT Slave Controller 5.2.2 从站评估工具包 6. 小结 7. 参考文献

1. 引言 现场总线已成为自动化技术的集成组件,通过大量的实践试验和测试,如今已获得广泛应用。正是由于现场总线技术的普及,才使基于PC的控制系统得以广泛应用。然而,虽然控制器CPU的性能(尤其是IPC的性能)发展迅猛,但传统的现场总线系统正日趋成为控制系统性能发展的―瓶颈‖。急需技术革新的另一个因素则是由于传统的解决方案并不十分理想。传统的方案是,按层划分的控制体系通常都由几个辅助系统所组成(周期系统):即实际控制任务、现场总线系统、I/O系统中的本地扩展总线或外围设备的简单本地固件周期。正常情况下,系统响应时间是控制器周期时间的3-5倍。在现场总线系统之上的层面(即网络控制器)中,以太网往往在某种程度上代表着技术发展的水平。该方面目前较新的技术是驱动或I/O级的应用,即过去普遍采用现场总线系统的这些领域。这些应用类型要求系统具备良好的实时能力、适应小数据量通讯,并且价格经济。EtherCA T可以满足这些需求,并且还可以在I/O级实现因特网技术(参见图1)。 图1:传统现场总线系统响应时间 在现场总线系统之上的层面(即网络控制器)中,以太网往往在某种程度上代表着技术发展的水平。该方面目前较新的技术是驱动或I/O级的应用,即过去普遍采用现场总线系统的这些领域。这些应用类型要求系统具备良好的实时能力、适应小数据量通讯,并且价格经济。EtherCAT可以满足这些需求,并且还可以在I/O级实现因特网技术。 1.1 以太网和实时能力 目前,有许多方案力求实现以太网的实时能力。例如,CSMA/CD介质存取过程方案,即禁止高层协议访问过程,而由时间片或轮循方式所取代的一种解决方案;另一种解决方案则是通过专用交换机精确控制时间的方式来分配以太网包。这些方案虽然可以在某种程度上快速准确地将数据包传送给所连接的以太网节点,但是,输出或驱动控制器重定向所需要的时间以及读取输入数据所需要的时间都要受制于具体的实现方式。 如果将单个以太网帧用于每个设备,那么,理论上讲,其可用数据率非常低。例如,最短的以太网帧为84字节(包括内部的包间隔IPG)。如果一个驱动器周期性地发送4字节的实际值和状态信息,并相应地同时接收4字节的命令值和控制字信息,那么,即便是总线负荷为100%(即:无限小的驱动响应时间)时,其可用数据率也只能达到4/84= 4.8%。如果按照10 μs的平均响应时间估计,则速率将下降到1.9%。对所有发送以太网帧到每个设备(或期望帧来自每个设备)的实时以太网方式而言,都存在这些限制,但以太网帧内部所使用的协议则是例外。

基于现场总线与以太网互联的工业网络应用(组态部分)

基于现场总线与以太网互联的工业网络应用(组态部分) 自动化与能源工程学院,电气工程及其自动化,冯国勤 指导教师:张惊雷,讲师,自动化与能源工程学院 摘要:本文以电梯远程监控系统为例,介绍了一种基于PROFICBUS现场总线的控制系统。系统的组态及用户程序的编写由STEP7软件完成,上位机监控利用WinCC软件实现。本文叙述了如何利用WinCC建立监控画面,并使监控画面根据现场实际情况动态显示的过程,详细介绍了通过WinCC 组态监控系统,创建动态人机界面,实现过程监控的具体步骤。由于采用统一的开发组态软件,系统更容易组态、管理和维护。本系统还可以接入标准以太网,实现电梯运行过程的远程监控。 关键词:现场总线,PROFIBUS-DP,STEP-7,WinCC组态软件 The Application of Industrial Network Based on Fieldbus and Ethernet Interconnection (The configuration Section) Abstract: In this paper,a remote elevator monitoring system based on PROFIBUS is introduced. The configuration and programming are accomplished with STEP7 software. The monitoring and controlling of processes is implemented with WinCC configuration software. The thesis analyzed how to establish monitoring forms and to display dynamic field data on these forms. The processes of using WinCC software to establish a dynamic HMI (Human Machine Interface) and monitoring project are stated in detail. Since the uniform software platform is adopted, the configuration, management and maintenance of an elevator monitoring system can be achieved. Interconnecting the system with Ethernet can realized remote system monitoring and controlling. Key Words: FIELDBUS, PROFIBUS-DP, STEP-7, WinCC Configuration Software 0 绪论 现场总线技术是适用于工厂底层设备与仪表通信的计算机网络,它的出现导致了传统控制系统结构的变革,分布在现场的智能设备通过现场总线连接为一体,这就是所谓的现场总线控制系统。近年来随着以太网技术的进一步发展和完善,以太网融入现场总线将是工厂底层网络的未来的发展方向,当今研究热点是各类现场总线协议与以太网的互联[1 2]。 目前,电梯已成为人们日常生活不可缺少的代步工具,其智能化要求也越来越高。电梯远程监控系统可以节省大量的人力,实现电梯设备无人值守,并可发现一些潜在故障;当电梯出现故障时,系统也可及时、主动地通知相关人员[4]。 本文是以电梯远程监控系统为研究对象,实现基于现场总线和以太网互联的工业网络应用的组态

互联网与工业以太网现场总线框架

从整个IEC61158标准的构成来看,该系列标准是经过长期技术争论而逐步走向合作的产物,标准采纳了经过市场考验的20种主要类型的现场总线、工业以太网和实时以太网,具体详情见下表: 各种工业以太网的区别其实就是协议的区别,其中最主要的还是应用层协议的区别。都是以太网通讯,只是每个公司的叫法不一样,西门子用PROFINET、AB用Ethernet/IP,施耐德的MODBUS TCP/IP。

控制器 传感器 执行器 设备设备PLC 远程监控中心 PLC 网关 控制内部网主要包括控制器、服务器(包括操作员站)等,是整个工业网络的核心。过程数据从底层控制系统内部生产,通过内部控制网传输到数据采集网,再传输到管理信息网,在此基础上开发出如 MES(Manufacturing Execution System)等多种上层的管理应用。 在 Internet 技术高度发展的今天,基于 Internet 的现场总线技术已呼之欲出,许多关键技术已逐步被解决。因此,可以说目前的基于 Internet 的现场总线技术已部分达到实际应用的要求具体表现在以下几个方面: (1)远程监控:运用监控页面,远程客户端可以直接在浏览器上观察设备的运行状况,并能获得相应的设备参数,监控远程设备的运行。

(2)远程故障诊断:当系统运行出现故障时,通过远程客户端访问系统数据库即可获得任意时刻现场总线上任何智能模块运行的状态、系统参数和故障代码,直接通过网络反馈到设备的生产厂家,找出解决方案,通过远程更改设置参数、重新装载程序或将处理故障方法发给现场维护人员,恢复设备运行, (3)参数恢复,软件升级:可以由设备的生产厂家直接将设备最新参数或升级版本的设备程序从远程客户端写到现场总线的智能模块中,实现软件升级和参数重置。

关于PROFInet以太网现场总线的研究及应用_陈方泉

邮局订阅号:82-946360元/年 技术创新 控制系统 《PLC技术应用200例》 您的论文得到两院院士关注 关于PROFInet 以太网现场总线的研究及应用 TheResearchofPROFinetastheFieldbusofEthernetandItsApplication (上海大学)陈方泉 方文马思文方宇栋 Chen,FangquanFang,WenMa,SiwenFang,Yudong 摘要:自从PROFIBUS问世以来,开放的PROFIBUS技术一直处于不断的开发过程中,其目标是提供其应用领域的逻辑扩展。从自动化结构的角度看,很长一段时间内这个开发过程只是关于通信机制和应用行规的横向扩展。然而,近年来集成工业自动化与企业/全球联网企业中办公领域较高层的IT技术在PROFIBUS技术的纵向扩展中,同时又完全保留PROFIBUS现 有的开放性,这已成为决定性趋势。按照客户的要求,PROFInet提供了一种开放的、 一致的PROFIBUS纵向集成方案,全面地满足了保护客户投资的要求,即:集成现有的通信和自动化结构。关键词:PROFIBUS;PROFInet;自动化结构;工业自动化;IT技术 中图分类号:TP393.11 文献标识码:BAbstract:Sincetheprofibusappeared,exotericprofibustechnologyhasbeenputintothecontinuousexploringprocesswhosegoalis justtoofferusthelogicalexpansionintheapplicationfield.Fromtheviewofautomaticstructure,theexploringprocessonlyfocusesonhowtoextenditselfonthewayofthemechanismofcommunicationandtheregulationofapplicationinalongtime.However,inthepastfewyears,higher-levelITtechniqueinthefiledofintegratedindustrialautomationandenterprise/globalnetworkenterpriseofficeshasexpandedlengthwaysaswellasremainedtheopenspecialityithaswhichhasbecomethedecisivetrend.Followingtherequestofcustomers,PROFInethasprovidedthemwithanexotericandaccordantschemeofintegratingPROFIBUSanditalsosatis-fiestherequestofcustomersforprotectingtheirinvestmentintheroundwhichisthat:integratingtheexistingstructureofcommuni-cationofautomation. Keywords:PROFIBUS,PROFInet,automaticstructure,industrialautomation,ITtechnique 文章编号:1008-0570(2006)09-1-0037-03 1引言 代表全世界1200多家会员公司的PROFIBUS国际组织推出了基于实时工业以太网的PROFINET自动化解决方案。该技术为当前的用户提供了一套完整高性能可伸缩的升级至工业以太网平台的解决方案。 PROFINET是一项重大的并具有战略性的技术创新, 它不仅能为PROFIBUS,而且能为其它现场总线网络系统提供以太网移植服务。 PROFIBUS是一种国际化、 开放式、不依赖于设备生产商的现场总线标准,广泛适用于制造业自动化、 流程工业自动化和楼宇、交通电力等其他领域自动化。 PROFIBUS由3个兼容部分组成,即PROFIBUS-DP、 PROFIBUS-PA、PROFIBUS-FMS。PROFIBUS规定一种串行现场总线系统的技术特性和功能,用这种系统可将现场中的分布式自动化设备在低和中等性能范围内(分别为传感器/执行器和单元层)相互连接成网络。PROFIBUS访问总线方法是符合欧洲标准EN50170标准规定的,即附属有主/从站轮询的令牌传递原理。 PROFIBUS现场总线技术在过程和制造工业的应用中,能节省大量线缆、槽架、连接件,减少了系统的设计、调试、维护时间,方便地实现了现场控制设备之间以及设备与控制管理层之间的联系,为控制信息进入公共数据网络创造了条件。与地点无关的控制、高速通信、灵活的拓扑结构、真正的可互操作性和开放性等高级功能的特征使其具有强大优势和广阔发展前景。因此,PROFInet包含了所有重要的方面,这些方面以开放的、一致的分散自动化为特点。由于显著地减少了用于机器及设备的组态和操作的时间和开销,因此这些系统具有许多重要的优点。 (1)工业自动化的新前景 有效提高工厂生产力始终是永恒的目标。工厂希望投资使生产能够快速应对最新的市场需求,缩短新产品的上市时间,这就需要根据工厂范围内的连续信息流,用于战略决策:从生产第一线,到工厂控制层, 直到管理层。因此信息技术,特别是基于生产自动化的信息技术将成为推动生产效率、降低生产成本和企业创新的主要力量。 (2)通过PROFINET,实现创新的工业以太网标准采用基于工业以太网的开放式、跨供应商标准的 PROFINET,即可从公司管理层直到现场层实现直接、 透明的访问。PROFINET基于现有成熟IT标准,并提供对TCP/IP的全面支持。用户能够毫不费力地与现有系统进行扩展及便捷集成。 陈方泉:讲师博士研究生 基金项目:上海市教委基金资助项目(202472) 37--

基于高速以太网现场总线_HSE_网络冗余的研究

基于高速以太网现场总线(HSE)网络冗余的研究 Inve stigation of the Network Redundancy Based on F ieldbus H igh Speed Ethernet(HSE) 刘天伟1 冯冬芹1 胡协和2 (浙江大学先进控制研究所1,杭州 310027;浙江中控技术股份有限公司2,杭州 310027) 摘 要 首先介绍了当前控制系统中网络冗余的基本思想,然后分析了FF HSE通信协议中网络冗余系统的构架,最后阐明了网络冗余实体的实现过程。该实体能够为上层应用程序提供可操作的网络接口,并且在网络故障时实现透明切换,从而保证了HSE网络系统的稳定运行。 关键词 网络冗余 现场总线 HSE Abstract The basic concept of netw ork redundancy in current control systems is introduced firstly.Then,the frame of netw ork redundancy in FF HSE communication protocol is analyzed.The im plementation procedure of netw ork redundancy entity is described finally.The entity is able to provide opera2 ble netw ork interface for application programs in higher,and im plement transparent switchover while netw ork fails,thus the stable operation of HSE met2 w ork system is ensured. K eyw ords Netw ork redundancy Fieldbus H igh speed E thernet(HSE) 0 引言 HSE(high speed ethernet)是现场总线基金会(field2 bus foundation)为过程自动化系统在功能、环境与技术上的需要而专门设计的基于高速以太网的通信协议。它具有速率高(100Mbps),数据通信量大,与计算机互联容易,价格低廉等特点[1]。HSE现场总线主要的应用场合有两方面:一方面是用于因计算量过大而不适合在现场仪表中进行的高层模型或调度运算;另一方面是作为多条H1总线或其它网络的网关。 网络冗余是HSE现场总线的一大特色,具有如下特点:可以根据现场总线控制系统的网络结构进行灵活组态;与虚拟现场设备(VFDs)的通信路径不会因为单一的故障而中断通信;在系统运行时,设备间的通信线路将系统地持续地被检测;网络上的每一台设备都将独立地完成故障探测工作和恢复工作,网络上并没有一个“网络冗余管理者”;每台设备都定期地向网络上的其它设备发送本地的网络状态探测值,因此每台设备也必须维护一份本地网络状态表。 1 H SE网络冗余设计思想 控制系统运行当中,设备由于硬件或软件原因出现故障是时有发生的事。采用有效的防错容错机制对一个需要稳定运行的系统是必需的[2]。冗余备份技术是指对容易出错的硬件设备进行冗余备份。当工作设备由于某种原因出现故障而不能正常工作时,备用设备马上就可以代替这个设备继续完成相同的功能。网络冗余技术就是对网络通信线路进行冗余备份以确保信息传输的可靠性和稳定性。 传统的控制系统中,网络冗余设计思想是将网络系统布置成为独立的双重冗余网络模式,发送端设备在冗余的网络上同时发送现场测量数据和系统管理数据,通过发送备份的操作数据可以提高网络传输的可靠性,在接收端设备设立两组缓冲区,处理在两个网络接口上接收到的数据(如图1所示)。这样配置的网络冗余系统可靠性得以提高,但是有如下的弊端:首先对大块操作数据而言,在冗余网络上同时传送造成网络资源消耗过大;其次接收端在它的两个网络端口接收到数据后,需要对两个接收缓冲区中的数据进行判别与处理,从中选取可用的操作信息,所以系统的实时性 有所下降。 图1 常规网络冗余方式 相对传统的网络冗余策略而言,HSE网络冗余的设计有其自己的特点。如图2、图3所示,HSE网络冗余策略并不是在冗余的网络上同时传送现场信号与系统管理数据,而是在网络上定期发布诊断消息,各台设备根据在自己网络接口上接收到诊断消息来构造网络 31 基于高速以太网现场总线(H SE)网络冗余的研究 刘天伟,等

以太网与现场总线技术的比较

以太网与现场总线技术的比较 (1) 物理层现场总线 A. 传输介质:多数采用屏蔽双绞 电缆(RS-485)、光纤、同轴电缆,以解决长线传输、数据传输速率和电磁干 扰等问题。也有无线传输方案,以适应不同场合需要。 B. 插件:各 种防护等级工业级的接插件。B.线供电及本质安全:如IEC61158- 2,用于流程控制及要求防爆功能的场合。 D. 编码:异步NRZ、位同步曼彻斯特编码等。 E. 传输速率:9.6k~12M以太网A. 传输介质:UTP3 类线、UTP5 类线、屏蔽双绞电缆、光纤、同轴电缆, 无线传输的解决方案。 B. 插件:RJ45、AUI、BNC C. 总线供电及本质安全:无。 D. 编码:同步、曼彻斯特编码。 E. 传输速率:10M、100M(2) 介质访问控制方式现场总线:现场总线的介质访问控制方式要满足工业控制网络的要求,即通信的实时性和 确定性。确定性指站点每次得到网络服务间隔和时间是确定的;实时性指网络 分配给站点的服务时间和间隔可以保证站点完成它确定的任务。目前 现场总线技术采用的介质访问控制方式主要有:令牌、主从、生产者/客户(producer/consumer)以太网CSMA/CD(载波监听多路访问/ 冲突检测)是以太网(或IEEE802.3)采用的介质访问控制方式,如果不是这样 就不是以太网(或IEEE802.3);比如采用令牌调度方式,应是基于IEEE 802.4 令牌总线网。根据CSMA/CD(载波监听多路访问/冲突检测)机理,它 不能满足工业网络通信的实时性和确定性要求。由于以太网与CSMA/CD 具有 对等的技术内涵,可以说以太网不是传统工业网络要求的实时性和确定性网络。 (3)传输效率:不同网络对报文长度有一个限制。在网络 报文中,除了有效传输数据之外,还有一些作为同步、地址、校验等附加字段。

工业以太网与现场总线的优缺点(精)

工业以太网与现场总线的优缺点 1 引言用于办公室和商业的以太网伴随着现场总线大战硝烟已悄悄地进入了控制领域,近年来以太网更是走向前台,发展迅速,颇引人注目。究其原因,主要由于工业自动化系统正向分布化、智能化的实时控制方面发展,其中通信已成为关键,用户对统一的通信协议和网络的要求日益迫切。另一方面,Intranet/Internet等信息技术的飞速发展,要求企业从现场控制层到管理层能实现全面的无缝信息集成,并提供一个开放的基础构架,而目前的现场总线尚不能满足这些要求。现场总线的出现确实给工业自动化带来一场深层次的革命,但多种现场总线互不兼容,不同公司的控制器之间不能实现高速的实时数据传输,信息网络存在协议上的鸿沟,导致“自动化孤岛”现象的出现,促使人们开始寻求新的出路并关注到以太网。同时现场总线的传输速率也远远不如工业以太网传输速率快。 2 以太网与工业以太网 2.1 什么是以太网与工业以太网以太网是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。该标准定义了在局域网(LAN)中采用的电缆类型和信号处理方法。以太网在互联设备之间以10~100Mbps的速率传送信息包,双绞线电缆型号为10 Base T。以太网由于其低成本、高可靠性以及10Mbps的速率而成为应用最为广泛的以太网技术。直扩的无线以太网可达 11Mbps,许多制造供应商提供的产品都能采用通用的软件协议进行通信,开放性好。普通以太网应用到工业控制系统,这种网络叫工业以太网。 2.2 以太网具有的优点(1)具有相当高的数据传输速率(目前已达到100Mbps),能提供足够的带宽;(2)由于具有相同的通信协议,Ethernet和TCP/IP很容易集成到IT(信息技术)世界;(3)能在同一总线上运行不同的传输协议,从而能建立企业的公共网络平台或基础构架;(4)在整个网络中,运用了交互式和开放的数据存取技术;(5)沿用多年,已为众多的技术人员所熟悉,市场上能提供广泛的设置、维护和诊断工具,成为事实上的统一标准;(6)允许使用不同的物理介质和构成不同的拓扑结构。 2.3 工业以太网的优点(1)基于TCP/IP的以太网采用国际主流标准,协议开放、完善不同厂商设备,容易互连具有互操作性;(2)可实现远程访问,远程诊断;(3)不同的传输介质可以灵活组合,如同轴电缆、双绞线、光纤等;(4)网络速度快,可达千兆甚至更快;(5)支持冗余连接配置,数据可达性强,数据有多条通路抵达目的地;(6

杰出班组长培训心得总结

杰出班组长培训心得总结 很荣幸能参加公司举办的杰出班组长提升培训课程。首先得感谢公司能给我们这次培训的机会,我很珍惜,培训中获益匪浅。真正提升了我得管理水平和素质,使我得管理技能更上一层楼。 在培训中,我们都了解到了班组长对于一个企业的重要性。班组长是整个班组的核心,是班组中的技术能手,不但要将其处理问题的能力发挥到极致,更要让其掌握如何控制过程、如何固化经验等项管理技术。不过我认为最重要的是班组长要对员工关心,了解,替员工着想,能换位思考,将心比心。这样才能更好的融入大家,让员工对你不知的任务不打折扣的完成。 班组长是企业中最直接面对员工的管理者,生产一线的组织者、领导者和指挥者,班组长不仅要具备职责知识,更要具有沟通能力,改善能力和待人能力。作为生产一线的管理者,班组长必须要谨记自己的神圣使命:创业绩、带队伍、播文化。创业绩就是以结果为向导,为企业创效益;带队伍就是带领团队培养人才;播文化就是传播企业文化,促进企业精神文明建设。 班组长一日管理,将班组长一天的工作,清晰明了、系统性的描述了出来,告知班组长一天的工作任务。每天的工作要有逻辑性,要抓重点,在保证安全质量的前提下,做好工作交接、任务布置、记录确认、部门间沟通用5M1E的方法排查问题。 班组间要进行有效的班组沟通。班组长在日常工作中,要做好与员工之间的沟通。不伤害对方自尊是前提,让对方感受到事情的紧迫性、重要性和严重性,从而能深刻反省并改进。 沟通,须“从心开始”:要关心员工、循循善诱、刚柔并济、善用技巧,针对不通的人、不同的事、不同的时间和环境有针对性的做到有效沟通,要善于倾听员工的心声。与上级沟通,要本着自主承担责任的原则,站在领导的高度,面相未来,带着主见去沟通,才能得到上级的支持。 在培训之后,我发现工作中好多的问题都引刃而解。 对于不同员工的工作完成情况都不一样,这就是需要班组长发现员工的优点。面对不同的员工,要针对性的让其发挥特长。重新通过班组岗位的互换,让一些员工更能快速有效的完成工作。员工的积极性也提高了很多。能够主动的与班组长交流心得体会。 员工的优点是挖不完的,每个人都有创新能力,创新的思维。在工作中,我们以奖励和写合理化建议为引子,爱人那个大家主动的提出创新点子,让生产更加快速完善。通过合理化建议,公司吸取了好多有效的建议,企业也因为我们的建议而变的更加强大,生活也变的充实,处处都有发现。我们每天都干劲十足。员工每天都是笑脸上班下班。紧张而忙碌的同时,却也活泼了很多。 其实对于每个班组长都会遇到的问题就是每个员工的执行力都不一样。这个问题一直困扰着大家。通过培训,我们发现,这个问题很简单。只是做起来需要精力和时间。简单的说就是必须用心去做,激励员工。由于我们上班时倒班制,在时间上不是固定的,所以因生产工作的连续性,班组之间每天要交接班,同时市场有上级的学习文件,工艺变更以及会议精神需要传达我们就必须在大部分员工上班前货上班后组织传达内容,这就要求每位班组长必须严格把关,对于公司及分厂里各项规章制度在自己带头遵守,严于律己、以身作则的条件下,执行力度就会自然而然的大大加强。 我们现在的工作,首先是做到事前跟进,发现潜在危险给员工预警。第二,事中跟进,在工作任务中发现问题之后,寻找解决方法,使员工的工作重新回到正轨上来。第三,事后跟进,出现问题后,找出原因,提供补救建议和具体措施,避免员工再犯同样的错误。第四,

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