工業(yè)以太網(wǎng)在新華過程控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

隨著工業(yè)自動化過程控制理論和計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，以及對工業(yè)自動化過程控制系統(tǒng)的可靠性、復(fù)雜性、功能的完善性、系統(tǒng)的可維護性、人機界面的友好性、數(shù)據(jù)的可分析可管理性等各個方面都提出了愈來愈高的要求，新華集團根據(jù)多年來在電力、石油、化工、冶金、造紙、水泥、市政工程、環(huán)保、交通、鐵路等自動化控制領(lǐng)域的成功經(jīng)驗，充分利用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、計算機硬件技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)、組態(tài)軟件技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、多媒體技術(shù)，全面提升分散控制系統(tǒng)的技術(shù)水平，不斷豐富系統(tǒng)所涵蓋的內(nèi)容，推出了基于網(wǎng)絡(luò)的新一代自動化控制系統(tǒng)TISNet系列 。

TISNet控制系統(tǒng)主要用于石油、化工、冶金、造紙、水泥、污水處理等市政環(huán)保工程中的數(shù)據(jù)傳輸、信息處理與控制以及交通運輸、公路、鐵路、大橋及大氣污染等監(jiān)控。

TISNet控制系統(tǒng)最為主要的特點是其控制層為DCS，現(xiàn)場層為PLC，具有分散控制系統(tǒng)DCS的優(yōu)點和可編程控制PLC的分散性和靈活性。DCS系統(tǒng)的主要特點：功能全；可靠性高；系統(tǒng)開放易擴展；采用了安全可靠的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)；具有綜合性和專業(yè)性、人機對話功能強；管理能力強。PLC系統(tǒng)的主要特點：IO模件成熟可靠，運行速度快，組合靈活；良好的兼容性；程序編制及生成簡便。PLC系統(tǒng)能很好地完成工業(yè)實時順序控制、條件控制、計數(shù)控制、步進控制等功能；能夠完成模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、通訊聯(lián)網(wǎng)、實時監(jiān)控等基本功能。TISNet控制系統(tǒng)融合了以上兩個系統(tǒng)的所有優(yōu)點。

TISNet-P600系統(tǒng)主要用于IO總點數(shù)在1000點以上、5000點以下的冗余控制系統(tǒng)。TISNet-P600系列控制系統(tǒng)的硬件是基于新華數(shù)碼控制系統(tǒng)的冗余控制單元（XCU）＋模塊化的可編程I/O設(shè)備；軟件是新華TISNet-P軟件包，集成了組態(tài)軟件、編程軟件、內(nèi)嵌專業(yè)化的控制算法、設(shè)備驅(qū)動、人機接口、以及必要的調(diào)試環(huán)境等；網(wǎng)絡(luò)是以太網(wǎng)連接控制器單元，以太網(wǎng)連接I/O設(shè)備。優(yōu)點是集成、開放、靈活、實用；應(yīng)用于中大型控制工程項目自動化應(yīng)用場合，尤其是在過程處理及工業(yè)制造工程中的應(yīng)用。

TISNet-P600系列產(chǎn)品特性：

冗余的新華控制單元XCU,采用32位主處理器

冗余的以太網(wǎng)通訊網(wǎng)路，通訊速率10Mbps/100Mbps

掃描執(zhí)行周期可達0.25us，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)刷新周期可達0.1s

提供了大容量可擴展的存儲空間，便于用戶應(yīng)用程序的擴展

高度的可靠性、穩(wěn)定性 、實時性

集中的，可視化圖形組態(tài)方式

符合IEC 61131－3標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用指令和控制算法

開放的結(jié)構(gòu)，可以同管理級進行通訊

可靠的在線編程、友好的人機界面、方便的在線參數(shù)修改能力

具備極強的數(shù)據(jù)處理能力。交互方便，快速可靠

具備控制器互聯(lián)功能，可用于分散控制系統(tǒng)

具備遠程I/O功能，可大量節(jié)省配線成本，傳輸速度高達2.5Mbps

具備完善的自診斷、信息和報警指示功能

XCU-net作為主算法控制器。配置低功耗的工控主機板，擴展兩個10Mbps的雙網(wǎng)口，裝載Windows CE.NET嵌入式操作系統(tǒng)，運行OnXDC算法與設(shè)備控制程序?？扇哂嗯渲?。每一對冗余的XCU最多可以帶4個I/O控制站，每一個I/O控制站配置一塊帶CPU的雙通道以太網(wǎng)接口模件，該接口模件安裝安裝于CPU總線插槽，每個CPU總線插槽可以安裝6塊IO模件并且最多可以連接3個擴展I/O總線插槽，.每個擴展I/O總線插槽最多可以插8塊I/O模件，這樣每個IO站最多能帶30塊I/O模件。

xFES以太網(wǎng)交換機用于TISNet系列產(chǎn)品中，作為100Mbps以太網(wǎng)及10Mbps以太網(wǎng)之間的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。以網(wǎng)絡(luò)交換機模件xFES-1005 為例，其產(chǎn)品規(guī)格如下：

符合標(biāo)準(zhǔn)：IEEE802.3 10BASE-T，IEEE802.3 100BASE-TX

協(xié)議：CSMA/CD

拓撲結(jié)構(gòu)：星型/樹型

端口：5個10/100Mbps RJ-45端口，每個端口均可作為UPLINK口

網(wǎng)絡(luò)類型：10BASE-T 3類或5類UTP雙絞線 100BASE-TX 5類UTP雙絞線

LED指示燈：電源指示燈，5個端口的10M或100M指示燈

MAC地址：2K（5口）

交換緩沖區(qū)：128KB（5口）

供電： DC24V（雙路高選）

運行環(huán)境：溫度 0-40 濕度 10-90%RH

貯存環(huán)境：溫度 -20-70 濕度 5-90%RH

TISNet-P600系統(tǒng)設(shè)計有兩層網(wǎng)絡(luò)，即實時數(shù)據(jù)網(wǎng)XDCNET和I/O網(wǎng)路IONET。這兩層網(wǎng)絡(luò)都采用工業(yè)以太網(wǎng)。為確保實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇_定性TISNet-P600系統(tǒng)配置A、B、C等3條網(wǎng)絡(luò)：A、B網(wǎng)冗余配置，傳輸實時數(shù)據(jù)；C網(wǎng)配置在HMI站之間，傳輸文件。將傳輸實時數(shù)據(jù)和傳輸文件用的網(wǎng)絡(luò)完全分開。IONET為XCU與I/O之間的冗余網(wǎng)絡(luò)。

TISNet人機接口站 （HMI）由工業(yè)PC構(gòu)成，Windows軟件平臺，運行新華公司的TISNET－P軟件包。工程師站、操作員站可互為熱備用，每臺操作員站均可通過授權(quán)升級成為工程師站。冗余系統(tǒng)均配備兩塊工業(yè)以太網(wǎng)卡用于實時數(shù)據(jù)網(wǎng)，使用非實時數(shù)據(jù)網(wǎng)時還需再配一塊網(wǎng)卡。HMI站的網(wǎng)卡IP地址可參考windows操作系統(tǒng)中關(guān)于網(wǎng)絡(luò)方面的安裝配置說明，A網(wǎng)卡IP地址為222.222.221.X；B網(wǎng)卡IP地址為222.222.222.X；C網(wǎng)卡IP地址為222.222.223.X，X為HMI的節(jié)點號。

由于TISNet-P600的通訊網(wǎng)絡(luò)采用了主流商用硬件構(gòu)成的高速、高性能通訊網(wǎng)絡(luò)——快速工業(yè)以太網(wǎng)，因此使其具有許多優(yōu)點：

其基于國際標(biāo)準(zhǔn)的開放式通訊網(wǎng)絡(luò)，兼容IEEE802.3和TCP/IP協(xié)議，標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)確保了系統(tǒng)的擴展和升級能力。所有站點均直接與實時通訊網(wǎng)絡(luò)相連，沒有通訊網(wǎng)關(guān)，所有HMI、XCU均直接連在冗余的雙網(wǎng)上，數(shù)據(jù)鏈路安全、可靠。主干網(wǎng)絡(luò)以及控制器與I/O站之間的通訊均采用TCP/IP協(xié)議，相比通訊協(xié)議不同的DCS系統(tǒng)減少了協(xié)議轉(zhuǎn)換的環(huán)節(jié)，是目前DCS產(chǎn)品中通訊效率最高的一種。具有每0.1秒鐘刷新六萬四千點的高速處理能力，十兆位/秒或一百兆位/秒傳輸速率。增強的實時通訊功能，采用標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)以太網(wǎng)雙絞線或同軸電纜或光纜連接，最大節(jié)點數(shù)可達250個。采用物理、邏輯雙重化冗余 ，可采用星形或總線型或者虛擬環(huán)形的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。 雙絞線傳輸器相關(guān)文章:雙絞線傳輸器原理