雙重冗余工業(yè)以太網(wǎng)在陽(yáng)極焙燒系統(tǒng)中的應(yīng)用
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2．2工業(yè)以太網(wǎng)冗余技術(shù)
由于惡劣的工業(yè)環(huán)境，使得工業(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)致工業(yè)以太網(wǎng)的冗余技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生．工業(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、網(wǎng)絡(luò)冗余及系統(tǒng)冗余等內(nèi)容．
控制系統(tǒng)的基本冗余要求就是通信網(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或者繼電器輸出向管理人員發(fā)送電源故障警報(bào)．介質(zhì)冗余可以在部分網(wǎng)絡(luò)不可用時(shí)構(gòu)成一條備用路徑，常用方法是使用雙星型拓?fù)錁?gòu)建即時(shí)可用的自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)．
網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)冗余是使與設(shè)備連接的交換機(jī)必須要構(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)完全的冗余系統(tǒng)包含：冗余交換機(jī)、冗余通信端口和一對(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)路中去．完全系統(tǒng)冗余可以形成一個(gè)數(shù)據(jù)流失最少、具備快速冗余時(shí)間的可靠網(wǎng)絡(luò)．
2．3雙重冗余工業(yè)以太網(wǎng)在陽(yáng)極焙燒DCS中實(shí)現(xiàn)
為構(gòu)建10M／100M自適應(yīng)雙重冗余工業(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)行合理的冗余配置．
首先，選擇工業(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)采用SchneiderQuantum系列PLC，且Quantum系列PLC具有基于Modbus／TCP協(xié)議的工業(yè)以太網(wǎng)通訊模塊NOE77l1O，同時(shí)Modbus／TCP工業(yè)以太網(wǎng)由于具有簡(jiǎn)單、高效的特點(diǎn)，并且在考慮初始投資和充分利用現(xiàn)有資源上有明顯優(yōu)勢(shì)．因此，系統(tǒng)中采用NOE771lO以太網(wǎng)模塊實(shí)現(xiàn)基于Modbus／TCP協(xié)議的10M／100M自適應(yīng)工業(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)行合理的冗余．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PLC控制器、監(jiān)控計(jì)算機(jī)及交換機(jī)的電源均采由UPS供電．②設(shè)備冗余：在每個(gè)控制站PLC中均配置2塊10M／100M自適應(yīng)NOE77110以太網(wǎng)模塊，在交換設(shè)備中配置2臺(tái)Ciscol6口交換機(jī)，在每一臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)中均配置2塊3Corn以太網(wǎng)卡．由于已經(jīng)進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的冗余，使得每個(gè)設(shè)備間的通訊均存在冗余通路，從而對(duì)每一個(gè)設(shè)備的通訊介質(zhì)不需再進(jìn)行冗余配備．通過(guò)上述冗余技術(shù)最終實(shí)現(xiàn)了基于Modbus／TCP協(xié)議的雙重冗余星型10M／100M自適應(yīng)工業(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，可以通過(guò)軟件切換至另一個(gè)通訊通道；若2個(gè)通訊通道均有設(shè)備出現(xiàn)故障，則只需要通過(guò)手工合理調(diào)整通訊介質(zhì)的接插位置即可恢復(fù)通訊．通訊系統(tǒng)的快速性通過(guò)網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備及通訊協(xié)議得以保證．
通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行，基于Modbus／TCP協(xié)議雙重冗余的星型10M／100M自適應(yīng)工業(yè)以太通訊網(wǎng)絡(luò)為陽(yáng)極炭素焙燒控制系統(tǒng)提供了可靠的通訊平臺(tái)．此外，該網(wǎng)絡(luò)還具備其他可擴(kuò)展的功能：①通過(guò)NOE77110以太網(wǎng)模塊中內(nèi)置的HttpServer服務(wù)功能，能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的故障診斷和修復(fù)功能，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的“透明工廠”．②提供了通用的通訊平臺(tái)，為將來(lái)系統(tǒng)的擴(kuò)展提供了便利條件，例如，在后續(xù)的成型車(chē)間技術(shù)改造時(shí)，只要添加以太網(wǎng)通訊模塊即可實(shí)現(xiàn)整個(gè)焙燒工段所有數(shù)據(jù)共享．③通過(guò)引入以太網(wǎng)技術(shù)，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)CIMS或ERP技術(shù)提供了設(shè)備層的所有數(shù)據(jù)，避免了“自動(dòng)化”孤島，能與企業(yè)的MIS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接．
3結(jié)語(yǔ)
近幾年工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)有了長(zhǎng)足進(jìn)步，采用星型連接代替總線型、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)通信的實(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)到了工業(yè)要求的高可靠性；通過(guò)引入網(wǎng)關(guān)和防火墻技術(shù)保證以太網(wǎng)絡(luò)的信息安全性，并通過(guò)引入常見(jiàn)的隔爆防爆技術(shù)保證以太網(wǎng)絡(luò)的生產(chǎn)安全性嗍；通過(guò)國(guó)際組織及各公司的共同合作，加強(qiáng)各類以太網(wǎng)絡(luò)的互操作性，推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)體系的標(biāo)準(zhǔn)化．
總之，隨著工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的成熟和統(tǒng)一，工業(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)工業(yè)化”的進(jìn)程中發(fā)揮越來(lái)越重要作用．
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評(píng)論