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      雙重冗余產(chǎn)業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)在DCS系統(tǒng)中的應(yīng)用

      2013年09月24日 09:20:08人氣:816來(lái)源:

        由于惡劣的產(chǎn)業(yè)環(huán)境,使得產(chǎn)業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)比商用網(wǎng)絡(luò)提出了更高的可靠性要求,導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)以太網(wǎng)的冗余技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化中的以太網(wǎng)冗余技術(shù)包括:電源冗余、介質(zhì)冗余、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)冗余等內(nèi)容。
        
        控制系統(tǒng)的基本冗余要求就是通訊網(wǎng)絡(luò)每一部分在出現(xiàn)電源故障后都能夠連接到后備電源上,一旦停電,后備電源就開(kāi)始接替供電,并且通過(guò)E—mail或者繼電器輸出向治理職員發(fā)送電源故障警報(bào)。介質(zhì)冗余可以在部分網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處構(gòu)成一條備用路徑,這就是TSC所倡導(dǎo)的產(chǎn)業(yè)以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)技術(shù)。
        
        網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)冗余是使與設(shè)備連接的交換機(jī)構(gòu)建雙網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),2個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都必須連接到雙引導(dǎo)的控制器上。當(dāng)災(zāi)難發(fā)生的時(shí)候,為保證系統(tǒng)正常運(yùn)行,控制器確保與終端連接,2個(gè)以太網(wǎng)界面均應(yīng)連接到2個(gè)冗余交換機(jī)上,并選擇較穩(wěn)定的一條作為主路徑。網(wǎng)絡(luò)冗余即架構(gòu)一個(gè)所有設(shè)備都有冗余功能的網(wǎng)絡(luò)。一個(gè)*的冗余系統(tǒng)包含:冗余交換機(jī)、冗余通訊端口和一對(duì)冗余設(shè)備。所有的以太網(wǎng)設(shè)備和工作站都必須要連接到2個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)環(huán)路中往。*系統(tǒng)冗余可以形成一個(gè)數(shù)據(jù)流失zui少、具備快速冗余時(shí)間的可靠網(wǎng)絡(luò)。
        
        二、雙重冗余產(chǎn)業(yè)以太網(wǎng)在DCS中的實(shí)現(xiàn)
        
        為構(gòu)建10M/100M自適應(yīng)雙重冗余產(chǎn)業(yè)現(xiàn)場(chǎng)以太通訊網(wǎng)絡(luò),必須選擇匹配的網(wǎng)絡(luò)類型并進(jìn)行公道的冗余配置。
        
        首先,選擇產(chǎn)業(yè)以太網(wǎng)類型必須考慮與已有的控制平臺(tái)匹配及各類網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)。由于控制平臺(tái)所采用的系列PLC具有基于Modbus/TCP協(xié)議的產(chǎn)業(yè)以太網(wǎng)通訊模塊,同時(shí)Modbus/TCP產(chǎn)業(yè)以太網(wǎng)由于具有簡(jiǎn)單、的特點(diǎn),并且在考慮初始投資和充分利用現(xiàn)有資源上有明顯上風(fēng)。因此,系統(tǒng)中采用基于Modbus/TCP協(xié)議的10M/100M自適應(yīng)產(chǎn)業(yè)以太網(wǎng)。
        
        其次,為保證通訊網(wǎng)絡(luò)的可靠性,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況對(duì)控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)備要進(jìn)行公道的冗余。①電源可靠性:為保證網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的電源能正常,因此所有的交換機(jī)的電源均采由UPS供電。②設(shè)備冗余:在每個(gè)配置2臺(tái)TSCCarat5508系列交換機(jī),同時(shí)每臺(tái)交換機(jī)均采用冗余電源配置,在每一臺(tái)PLC上設(shè)置兩塊通訊以太網(wǎng)卡,在每一臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)中均配置2塊以太網(wǎng)卡。③通訊介質(zhì)冗余:采用產(chǎn)業(yè)冗余環(huán)網(wǎng)協(xié)議使得每個(gè)設(shè)備間的通訊均存在冗余通路。通過(guò)上述冗余技術(shù)*實(shí)現(xiàn)了基于Modbus/TCP協(xié)議的雙重冗余星型10M/100M自適應(yīng)產(chǎn)業(yè)以太網(wǎng)。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
        

       
        從圖1可以看出,通訊系統(tǒng)的可靠性通過(guò)冗余技術(shù)得以保證,若系統(tǒng)其中一個(gè)通訊通道中設(shè)備出現(xiàn)任何的故障,可以迅速切換至另一個(gè)通訊通道通過(guò)冗余設(shè)備進(jìn)行通訊。
        
        三、結(jié)束語(yǔ)
        
        使用信通解決方案的上風(fēng)
        
        1.*的產(chǎn)業(yè)冗余環(huán)網(wǎng)協(xié)議“Supreme-Ring”
        
        2.單點(diǎn)或非同一主機(jī)所連的多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)故障不會(huì)影響系統(tǒng)正常運(yùn)行
        
        4.在濕潤(rùn)、高溫環(huán)境中能夠長(zhǎng)期可靠工作
        
        5.優(yōu)化的治理方式
        
        6.良好的可擴(kuò)展性和可維護(hù)性
        
        近幾年產(chǎn)業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)有了長(zhǎng)足進(jìn)步,采用環(huán)型連接代替星型、總線型、使用以太網(wǎng)交換技術(shù)、全雙工通訊技術(shù)及虛擬局域網(wǎng)技術(shù)等措施,使得以太網(wǎng)通訊的實(shí)時(shí)性及確定性得以保證,從物理層及協(xié)議等方面完善以太網(wǎng)絡(luò),達(dá)到了產(chǎn)業(yè)要求的高可靠性,總之,隨著產(chǎn)業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的成熟和同一,產(chǎn)業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛為自動(dòng)化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)提供更為強(qiáng)大的可靠的保證,將在國(guó)家“以信息化帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)化”的進(jìn)程中發(fā)揮越來(lái)越重要作用。                                                          
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