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工業(yè)以太網(wǎng)在造紙管控中的應(yīng)用

2025China.cn   2008年08月26日
工業(yè)以太網(wǎng)的應(yīng)用廣泛普及的今天,今天的控制系統(tǒng)和工廠自動化系統(tǒng)常常采用工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)完成工業(yè)控制任務(wù),但是,IT工程師們對于工業(yè)以太網(wǎng)的了解往往局限于辦公自動化商業(yè)工業(yè)以太網(wǎng),這就可能導(dǎo)致工業(yè)以太網(wǎng)在控制系統(tǒng)系統(tǒng)中實(shí)施的簡單化和商業(yè)化,不能真正理解工業(yè)以太網(wǎng)在工業(yè)現(xiàn)場的意義,也無法真正利用工業(yè)以太網(wǎng)內(nèi)在的特殊功能,常常造成工業(yè)以太網(wǎng)現(xiàn)場實(shí)施的不徹底,給整個控制系統(tǒng)留下不穩(wěn)定因素。

選擇正確的工業(yè)以太網(wǎng)要考慮哪些因素?簡單的來說,要從工業(yè)以太網(wǎng)通訊協(xié)議、電源、通信速率、工業(yè)環(huán)境認(rèn)證考慮、安裝方式、外殼對散熱的影響、簡單通信功能和通信管理功能、電口或光口的考慮。這些都是最基本需要了解的產(chǎn)品選擇因素。如果對工業(yè)以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)管理有更高要求,則需要考慮所選擇產(chǎn)品的高級功能如:信號強(qiáng)弱、端口設(shè)置、出錯報警、串口使用、主干(TrunkingTM)冗余、環(huán)網(wǎng)冗余、服務(wù)質(zhì)量(QoS)、虛擬局域網(wǎng)(VLAN)、簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(SNMP)、端口鏡像等等其他工業(yè)以太網(wǎng)管理交換機(jī)中可以提供的功能。不同的控制系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)的管理功能要求不同,自然對管理型交換機(jī)的使用也有不同要求??刂乒こ處焸儜?yīng)該根據(jù)其系統(tǒng)的設(shè)計要求,挑選適合自己系統(tǒng)的工業(yè)以太網(wǎng)產(chǎn)品。

由于工業(yè)環(huán)境對工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)可靠性能的超高要求,工業(yè)以太網(wǎng)的冗余功能應(yīng)運(yùn)而生。從快速生成樹冗余(RSTP)、環(huán)網(wǎng)冗余(RapidRingTM)到主干冗(TrunkingTM),都有各自不同的優(yōu)勢和特點(diǎn),控制工程師們可以根據(jù)自己的要求進(jìn)行選擇。

工業(yè)以太網(wǎng)設(shè)備包括以下幾個重要部分。

工業(yè)以太網(wǎng)集線器

  相信絕大多數(shù)人都熟悉集線器。很多人使用這種簡易設(shè)備去連接各種基于以太網(wǎng)的設(shè)備,如個人計算機(jī),可編程控制器等。集線器接收到來自某一端口的消息,再將消息廣播到其它所有的端口。對來自任一端口的每一條消息,集線器都會把它傳遞到其它的各個端口。在消息傳遞方面,集線器是低速低效的,可能會出現(xiàn)消息沖突。然而,集線器的使用非常簡單-實(shí)際上可以即插即用。集線器沒有任何華而不實(shí)的功能,也沒有冗余功能。

工業(yè)以太網(wǎng)非管理型交換機(jī)

  集線器的發(fā)展產(chǎn)生了一種叫非管理型交換機(jī)的設(shè)備。它能實(shí)現(xiàn)消息從一個端口到另一個端口的路由功能,相對集線器更加智能化。非管理型交換機(jī)能自動探測每臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)速度。另外,它具有一種稱為“MAC地址表”的功能,能識別和記憶網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備。換言之,如果端口2收到一條帶有特定識別碼的消息,此后交換機(jī)就會將所有具有那種特定識別碼的消息發(fā)送到端口2。這種智能避免了消息沖突,提高了傳輸性能,相對集線器是一次巨大的改進(jìn)。然而,非管理型交換機(jī)不能實(shí)現(xiàn)任何形式的通信檢測和冗余配置功能。

工業(yè)以太網(wǎng)管理型交換機(jī)

  工業(yè)以太網(wǎng)連接設(shè)備發(fā)展的下一代產(chǎn)品是管理型交換機(jī)。相對集線器和非管理型交換機(jī),管理型交換機(jī)擁有更多更復(fù)雜的功能,價格也高出許多-通常是一臺非管理型交換機(jī)的3~4倍。管理型交換機(jī)提供了更多的功能,通常可以通過基于網(wǎng)絡(luò)的接口實(shí)現(xiàn)完全配置。它可以自動與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備交互,用戶也可以手動配置每個端口的網(wǎng)速和流量控制。一些老設(shè)備可能無法使用自動交互功能,因此手動配置功能是必不可缺的。

  絕大多數(shù)管理型交換機(jī)通常也提供一些高級功能,如用于遠(yuǎn)程監(jiān)視和配置的SNMP(簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議),用于診斷的端口映射,用于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備成組的VLAN(虛擬局域網(wǎng)),用于確保優(yōu)先級消息通過的優(yōu)先級排列功能等。利用管理型交換機(jī),可以組建冗余網(wǎng)絡(luò)。使用環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),管理型交換機(jī)可以組成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。每臺管理型交換機(jī)能自動判斷最優(yōu)傳輸路徑和備用路徑,當(dāng)優(yōu)先路徑中斷時自動阻斷(block)備用路徑。

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