2017年9月5日 [光伏发电监控系统/光伏/风电箱变测控系统/光伏逆变并网自动化监测系统/风力发电站SCADA监控系统/水电站视频网络监控系统]
目录 一、光伏发电监控系统 (3) 解决方案 (3) 系统结构图 (3) 二、光伏/风电箱变测控系统 (4) 解决方案 (4) 系统结构图 (4) 三、光伏逆变并网自动化监测系统 (5) 解决方案 (5) 系统结构图 (5) 四、风力发电站SCADA监控系统 (6) 解决方案 (6) 系统结构图 (6) 四、水电站视频网络监控系统 (7) 解决方案 (7) 系统结构图 (8)
在以光伏、风能、水电为代表的新能源领域，对网络监控系统的可靠性要求极高，迈威工业以太网交换机够实现及时安全的冗余环网保护、远距离网络传输、可以在严苛环境下安全运行和提高网络质量。 一、光伏发电监控系统 光伏发电系统是利用光生伏特效应原理将太阳能转换成电能的发电系统，它的主要部件是太阳能光伏阵列、汇流箱、直流柜逆变器和箱变等，其特点是可靠性高、使用寿命长、不污染环境、能独立发电能并网运行，是干净清洁无污染的环保能源，受到各国企业组织的青睐，具有广阔的发展前景。 解决方案 光伏发电系统主要由太阳能光伏板、汇流箱、直流柜、逆变器、箱变和变压器组成。光伏发电通信系统主要由光伏区串口服务器Mport3102、户外房交换机MIEN6208和升压站交换机MISCOM6026组成光伏区光伏组件发电，通过电缆经汇流箱汇流后到直流柜，通过逆变器将直流变为交流电，通过箱变将电压提升到35KV通过电力线缆传输到升压站，电压提升到110kv，再输送到国家电网。 在光伏区汇流箱需监测每条回路的电流电压功率等测量值，串口服务器Mport3102将汇流箱。直流柜。逆变器和箱变的检测数据接入到通信网络中，经迈威环网交换机MIEN6208传输至继保室，经继保室机架式交换机MISCOM6026接入光功率预测与控制等后台其他系统进行数据处理分析与保存。 每1MW对应一个户外小室，光伏区一般由20‐100个户外房组成，每10台与中控室交换机组成光纤环网，确保网络通信的稳定性和稳定性。运行人员可在远方对光伏区设备进行监测和控制，从而大大减少了现场维护的工作量以及由此带来的人身安全隐患。 系统结构图
工业以太网控制系统论文 一、工业以太网技术的特点 以太网技术具有价格低廉、稳定可靠、通信速率高、软硬件产品丰富、应用广泛以及支持技术成熟等优点，已成为最受欢迎的通信网络之一。近些年来,随着网络技术的发展,以太网进入了控制领域,形成了新型的以太网控制网络技术。这主要是由于工业自动化系统向分布化、智能化控制方面发展,开放的、透明的通讯协议是必然的要求。以太网技术引入工业控制领域，其技术优势非常明显： （一）Ethernet是全开放、全数字化的网络，遵照网络协议不同厂商的设备可以很容易实现互联。 （二）以太网能实现工业控制网络与企业信息网络的无缝连接，形成企业级管控一体化的全开放网络。 （三）软硬件成本低廉，由于以太网技术已经非常成熟，支持以太网的软硬件受到厂商的高度重视和广泛支持，有多种软件开发环境和硬件设备供用户选择。 （四）通信速率高，随着企业信息系统规模的扩大和复杂程度的提高，对信息量的需求也越来越大，有时甚至需要音频、视频数据的传输，目前以太网的通信速率为10M、100M的快速以太网开始广泛应用，千兆以太网技术也逐渐成熟，10G以太网也正在研究，其速率比目前的现场总线快很多。 （五）可持续发展潜力大，在这信息瞬息万变的时代，企业的生存与发展将很大程度上依赖于一个快速而有效的通信管理网络，信息技术与通信技术的发展将更加迅速，也更加成熟，由此保证了以太网技术不断地持续向前发展。 二、工业以太网在控制领域应用现状 工业以太网与现场总线相比，它能提供一个开放的标准，是企业从现场控制到管理层实现全面的无缝的信息集成，解决了由于协议上的不同导致的`“自动化孤岛”问题，但从目前的发展看，工业以太网在控制领域的应用主要体现在以下几种形式。 （一）混合Ethernet/Fieldbus的网络结构 这种结构实际上就是信息网络和控制网络的一种典型的集成形式。以太网正在逐步向现场设备级深入发展，并尽可能的和其他网络形式走向融合，但以太网和TCP/IP原本不是面向控制领域的，在体系结构、协议规则、物理介质、数据、软件、实验环境等诸多方面并不成熟，而现场总线能完全满足现代企业对底层控制网络的基本要求，实现真正的全分布式系统。因此，在企业信息层采用以太网，而在底层设备级采用现场总线，通过通信控制器实现两者的信息交换。
工业以太网的特色技术及其应用选择 发布时间：2007-05-15 浏览次数：105 | 我要说几句 | ?? 用户解决方案2012优秀论文合订本 ?? NIDays2012产品演示资料套件 ?? 《提高测量精度的七大技巧》资源包 ?? LabVIEW 2012评估版软件 关键词：工业以太网实时特色技术 编者按：工业以太网成为自动化领域业界的技术热点已有时日，其技术本身尚在发展之中，还没有走向成熟，还存在许多有待解决的问题。究竟什么是工业以太网，它有哪些特色技术，如何应用与选择适合自己需求的工业以太网技术与产品，依然是今天人们所关心的问题。 一什么是工业以太网 工业以太网技术，是以太网或者说是互联网系列技术延伸到工业应用环境的产物。前者源于后者又不同于后者。以太网技术原本不是为工业应用环境准备的。经过对工业应用环境适应性的改造，通信实时性改进，并添加了一些控制应用功能后，形成了工业以太网的技术主体。因此，工业以太网是一系列技术的综称。 二工业以太网涉及企业网络的各个层次
企业网络系统按其功能划分，一般称为以下三个层次：企业资源规划层(Enterprise Resource Plan NI ng, ERP)、制造执行层(Manufacturing Excurtion System, MES)和现场控制层(Field Control System，FCS)。通过各层之间的网络连接与信息交换，构成完整的企业信息系统。( 见图1) 图中的ERP与MES功能层属于采用以太网技术构成信息网络。这个层次的工业以太网，其核心技术依然是信息网络中原本的以太网以及互联网系列技术。工业以太网在该层次的特色技术是对其实行的工业环境适应性改造。而现场控制层FCS中，基于普通以太网技术的控制网络、实时以太网则属于该层次中工业以太网的特色技术范畴。可以把工业以太网在该层的特色技术看作是一种现场总线技术。除了工业环境适应性改造的内容之外，通信实时性、时间发布与同步、控制应用的功能与规范，则成为工业以太网在该层次的技术核心。
以太网技术在工业控制领域的应用及意义 随着计算机和网络技术的飞速发展，在企业网络不同层次间传送的数据信息己变得越来越复杂，工业网络在开放性、互连性、带宽等方面提出了更高的要求。现场总线技术适应了工业网络的发展趋势，用数字通信代替传统的模拟信号传输，大量地减少了仪表之间的连接电缆、接线端口等，降低了系统的硬件成本，被誉为自动化领域的计算机局域网。 现场总线的出现，对于实现面向设备的自动化系统起到了巨大的推动作用，但现场总线这类专用实时通信网络具有成本高、速度低和支持应用有限等缺陷，以及总线通信协议的多样性使得不同总线产品不能直接互连、互用和互可操作等，无法达到全开放的要求，因此现场总线在工业网络中的进一步发展受到了限制。 随着Internet技术的不断发展，以太网己成为事实上的工业标准，TCP/IP 的简单实用已为广大用户所接受，基于TCP/IP协议的以太网可以满足工业网络各个层次的需求。目前不仅在办公自动化领域，而且在各个企业的上层网络也都广泛使用以太网技术。由于它技术成熟，连接电缆和接口设备价格较低，带宽也在飞速增加，特别是快速Ethernet与交换式Ethernet的出现，使人们转向希望以物美价廉的以太网设备取代工业网络中相对昂贵的专用总线设备。 Ethernet通信机制 Ethernet是IEEE802. 3所支持的局域网标准，最早由Xerox开发，后经数字仪器公司、Intel公司和Xerox联合扩展，成为Ethernet标准。Ethernet采用星形或总线形结构，传输速率为10Mb/s，100 Mb/s，1000 Mb/s或是更高，传输介质可采用双绞线、光纤、同轴电缆等，网络机制从早期的共享式发展到目前盛行的交换式，工作方式从单工发展到全双工。 在OSI/ISO 7层协议中，Ethernet本身只定义了物理层和数据链路层，作为一个完整的通信系统，它需要高层协议的支持。自从APARNET将TCP/IP和Ethernet捆绑在一起之后，Ethernet便采用TCP/IP作为其高层协议，TCP用来保证传输的可靠性，IP则用来确定信息传递路线。 Ethernet的介质访问控制层协议采用CSMA/CD，其工作原理如下：某节点要
工业以太网的构成及重要性能介绍 西门子就逐步地把以太网的概念引入到工业控制领域，到今天，西门子SCALANCE系列工业以太网交换机产品，已经在冶金、烟草、汽车、煤矿、造船、地铁、电力、风电、交通、石化、水处理等多个行业的多个项目中得到了成功的应用，产品线也日臻完善。 工业以太网简介 工业以太网是基于IEEE 802.3(Ethernet)的强大的区域和单元网络。利用工业以太网，SIMATIC NET提供了一个无缝集成到新的多媒体世界的途径。 企业内部互联网(Intranet)，外部互联网(Extranet)，以及国际互联网(Internet) 提供的广泛应用不但已经进入今天的办公室领域，而且还可以应用于生产和过程自动化。继10M波特率以太网成功运行之后，具有交换功能，全双工和自适应的100M波特率快速以太网(Fast Ethernet，符合IEEE 802.3u的标准)也已成功运行多年。采用何种性能的以太网取决于用户的需要。通用的兼容性允许用户无缝升级到新技术。 为用户带来的利益 市场占有率高达80%，以太网毫无疑问是当今LAN(局域网)领域中首屈一指的网络。以太网优越的性能，为您的应用带来巨大的利益：通过简单的连接方式快速装配。 通过不断的开发提供了持续的兼容性，因而保证了投资的安全。 通过交换技术提供实际上没有限制的通讯性能。
各种各样联网应用，例如办公室环境和生产应用环境的联网。 通过接入WAN(广域网)可实现公司之间的通讯，例如，ISDN 或Internet 的接入。 SIMATIC NET基于经过现场应用验证的技术,SIMATIC NET已供应多于400,000个节点，遍布世界各地，用于严酷的工业环境，包括有高强度电磁干扰的区域。 工业以太网络的构成 一个典型的工业以太网络环境，有以下三类网络器件： 网络部件 连接部件： FC快速连接插座 ELS(工业以太网电气交换机) ESM(工业以太网电气交换机) SM(工业以太网光纤交换机) MC TP11(工业以太网光纤电气转换模块) 通信介质：普通双绞线，工业屏蔽双绞线和光纤 SIMATIC PLC控制器上的工业以太网通讯外理器。用于将SIMATIC PLC连接到工业以太网。 PG/PC上的工业以太网通讯外理器。用于将PG/PC连接到工业以太网。 工业以太网重要性能 为了应用于严酷的工业环境，确保工业应用的安全可靠，SIMATIC
工业以太环网设计方案 1.1概述 掌石沟煤业是基本实现机械化生产，具有复杂生产系统的矿井，为提高矿井的生产效率，对矿井综采工作面、顺槽胶带、主运输系统、通风机房、井下变电所等环节实施统一操作、集中监控、统一调度。各矿综合自动化系统，根据管控一体化思想，以三层网络为基础，结合自动化、信息、计算机、网络、通讯的新理论和技术，采用世界先进的自动化产品、网络产品和工业控制软件、数据库软件，将煤矿生产、管理的各个环节，统一在一个网络平台上，形成一个统一、完整的有机整体，使其在系统结构、网络通讯、自动化覆盖范围方面处于同类矿井的领先水平。 1.1.1设计综述 掌石沟煤业综合自动化控制网络系统的建设应遵循数字化、高速化、智能化、标准化、安全可靠、易扩充升级的原则进行设计，同时充分考虑公司综合自动化系统总体规划和综合自动化系统网络建设的现状。 对于掌石沟煤业工业综合自动化平台网络系统，在井上和井下设置的高速以太环网，主链路采用千兆光纤。在核心层采用千兆工业以太网技术，通过千兆链路将各环网的交换设备连接到网络系统的核心层次，同时具备高冗余性能。 各环网结点主要是连接结点交换机附近的工业设备，以达到控制和信息采集的目的信息层：建设信息管理网，采用标准TCP/IP协议和以太网技术。实现矿区各个管理部门的网络连接，实现人、财、物以及工程项目管理的综合自动化，能对煤炭的生产状况进行实时监视,为管理决策提供依据。
控制层：建设综合自动化控制网，采用工业以太环网+现场工业总线来实现，实现 将井上和井下区域控制器和设备监控站所采集的信息和控制信号传送给有关系统。 设备层：在设备控制层主要是煤矿各专业控制子系统。 1.2控制层网络设备的技术与产品选型 本方案将采用基于以太网TCP/IP的工业以太网技术，传输介质采用层绞式矿用阻燃型光缆，网络结构采用基于光纤工业以太网的环形架构。 1.2.1技术选择 现代煤矿的生产监控管理系统中往往使用到多家厂商提供的多种不同类型的设备，为 了达到方便管理，保证系统运行稳定的目的，必须选择一个开放的通信平台，并将各种不同类型设备的通信统一到这一标准通信平台之上。为保证良好的兼容性和可扩充性，建议使用以太网TCP/IP技术作为整个系统的通信标准。如有其他类型的通信格式，如RS232 RS485或其他专用通信接口等等，均可通过协议网关转换为以太网信息包，在IP网络上进行传送。以太网TCP/IP技术具有以下的优势： 随着企业的发展、各种新技术的应用，可以预见，对网络的带宽要求也会越来越高， 比如基于网络的视频监控传输应用和井下设备信息数据采集等都需要进行大量数据的传输。 以太网技术具有相当高的数据传输速率（目前已有成功案例应用于井下工业环境下的以太 网交换机），能提供足够的带宽； 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； 支持交互式和开放的数据存取技术；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；
工业以太网与CAN现场总线的比较 方健 摘要：工业以太网和现场总线是工业控制现场中的两大主要网络通信形式。本文分别简要介绍了工业以太网和CAN总线的内容，并对两者在优缺点、通信协议、在工业信息化网络的应用和通信方案进行了分析和比较。 关键词：CAN现场总线；工业以太网；通信协议；工业控制；通信方案 A comparison between industrial Ethernet and CAN bus Fang Jian (Hubei Normal University school of mechanical electrical and control engineering Hubei, Huangshi,453002) Abstract:Both industrial ethernet and fieldbus are the two primary forms of network communication in the field of industrial control.In this paper ,the content of industrial ethernet and fieldbus are both briefly introduced.And It presents the analysis and comparison between the industrial Ethernet and the fieldbus on relative merits, communication protocol , Industrial information network and communication scheme. Key words:CAN bus;industrial ethernet; communication protocol;industrial control 1、引言 现场总线是应用在生产现场,在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统。由于其表现出的强大的功能，现场总线已经成为工业生产中不可或缺的核心部分。发展比较成熟的现场总线有FF-Foundation Fieldbus，Lonworks，PROFIBUS，HART，CAN 等等。CAN（Controller Area Net）即控制器局部网依靠各自的优良特性和可靠性，被公认为最有前途的现场总线之一，应用范围遍及从高速网络到低成本的多线路网络。由于各个总线的采用的通信协议完全不同，实现这些总线的兼容和互操作是十分困难的，应用受到了限制，主要应用于低速产品。而具有广泛性和技术先进性的以太网，可以作为现场总线的中高层通信网络，并开始逐步应用到工业控制现场。国内外的许多研究机构都致力于工业以太网的研究，使得工业以太网得到了快速的发展和很好的应用。 2、CAN总线和工业以太网 2.1、CAN总线的简介 CAN（Controller Area Network）－控制器局域网。它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。CAN总线最早是由德国Bosch公司在80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议，它是一种多主总线，通信介质可以是双绞线、同轴电缆、光导纤维，通信速率可达１Mbps[1]。 CAN 总线通信接口中集成了CAN 协议的物理层，数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理，包括位填充，数据块编码，循环冗余校验，优先级判别等项工作。CAN 的高性能和可靠性已被认同，并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。
《 》试题A 第 1 页 共 1页 考号 姓名 班级 密封线 答案写在答题线右边 答题线 山铝职院2011~2012学年第二学期 10级工业网络专业《现场总线与工业以太网技 术》期末考试试题A 卷 （卷面满分为100分，请将全部答案均按题号顺序写在答题纸上） 一. 判断题： （每题2分共20分） 1. 现场总线之所以具有较高的测控性能，一是得益于仪表的智能化，二是得益于设备的通信化。 （ ） 2. CSMA/CD 在发送之前要先侦听线路有无数据在发送，以后在数据发送过程中就不需要判断有无冲突存在了。 （ ） 3. CP343-1可以同时作为主站和从站。 （ ） 4. PROFIBUS 主站具有总线存取控制权，从站没有总线存取控制权。 （ ） 5. 在对本质安全设备和安全栅进行认证时，不需要对电压、电流、功率这些实体参数做出说明。 （ ） 6. PROFIBUS 总线每个段上最多可接126个站。 （ ） 7. 基金会现场总线FF-H1数据传输速率为31.25KB/s ，通信距离可达1900m 。（ ） 8. CAN 总线采用非破坏性总线仲裁技术，本质上属于以事件触发的通信 方式，具有某种程度的非确定性。（ ） 9. 在CAN 总线中，发出报文的节点称为报文发送器，如果总线不处于空 闲状态，一个不是报文发送器的接点称为接收器。（ ） 10. Powerlink 工作模式分为开放模式、局部模式和基本以太网模式。 （ ） 二 选择题： （每题2分共10分） 1. 在常用的传输介质中，（ ）的带宽最宽，信号传输衰减最小，抗干扰能力最强。 A ．双绞线 B ．同轴电缆 C ．光纤 D ．微波 2. 工业控制自动化主要包括三个层次，下列哪个不是（ ） A ．基础自动化 B.应用自动化 C ．管理自动化 D.过程自动化 3. 西门子公司的提供了众多的网络服务，下列那种不是（ ） A ．标准通信 B.PP/OG 通信 C ．S7通信 D.S5兼容通信 4. 现场总线PROFIBUS 决定数据通信的是（ ）。 A ．智能从站 B ．DP 从站 C ．主站 D ．中继器 5. 以下几种通讯协议不属于以太网范畴的是（ ） A. PROFINET B. Modbus/TCP C. EhterNet/IP D. ProFibus 三.填空题： （每题1分共20分） 1. 自动控制从非智能、低智能到高智能的发展阶段经历 了： 、 、 和 四个阶段。 2. FF 总线由 和 两部分组成。 3. 计算机网络按作用范围（距离）可分为________、________和________； 4. S7-300 PLC 的程序可采用三种语言编程，包括 、 、 三种语言编程，系统功能块通常采用功能图编程。 5. 通信方式按照信息的传输方向分为 、 和 等三种方式。 6. CAN 的报文帧有以下四种类型： 、 、 和 。 7. 光纤分为 和多模两种类型，其传输原理都是基于光的 。 四.简答题： （每题6分共30分） 1. 现场总线定义及技术特点 2. 工业以太网定义 3. 什么是本质安全？ 4. Profibus 由那三个子集组成，其技术特点各有哪些？ 5. ISO/OSI 参考模型为哪7层？ 五.应用题： （共10分） 某企业想要建设工业以太网，如果利用S7通信方式，请选择相应的软硬件为其进行硬件组态。选择的硬件包括： （1）CPU 两个、（2）CP 343-1两个、（3）PC （带网卡）；软件为STEP 7。 请简述组态步骤。
第一章概述 1.1 自动化控制系统的发展 1.2 全集成自动化 1.3 SIMATIC NET工业通信网络 第二章MPI通信 2.1 MPI概述 2.2 MPI网络 2.3 设置MPI 2.3.1 设备MPI参数 2.3.2 PC侧的MPI通信卡的类型 2.3.3 利用电话网程编程 2.4 PLC-PLC之间通过MPI通信 2.4.1 全局数据包通信方式只适用于S7300/400之间通信2.4.2 无组态连接通信方式 双边编程通讯方式：适用于S7300/400之间通信单边编程通讯方式：适用于S7300/400之间通信2.4.3 组态连接通信方式 2.5 S7PLC与HMI产品之间的MPI通信 2.5.1 PLC与TP/OP通信 2.5.2 S7PLC与监控软件WinCC的MPI通信 2.5.3 WinCC和PLC之间的远程通信 第三章PROFIBUS通信 3.1 PROFIBUS介绍 3.1.1 PROFIBUS的协议结构和类型 3.1.2 PROFIBUS总线和总线终端器 3.2 PROFIBUS总线的拓扑结构 3.2.1 PROFIBUS电气接口网络 3.2.2 PROFIBUS光纤接口网络 3.2.3 其他PROFIBUS接口网络 3.3 PROFIBUS总线设置和属性 3.4 PROFIBUS的应用 3.5 PROFIBUS诊断 3.6 PROFIBUS连接从站设备的应用 3.7 FDL通信方式 3.8 FMS通信方式 3.9 PROFIBUS-S7通信 第4章工业以太网通信 4.1以太网简介 4.1.1 以太网的诞生 4.1.2 以太网的发展历史 4.1.3 以太网技术 4.2 工业以太网 4.2.1 与传统以太网的比较 4.2.2 以太网应用于工业自动化中的关键问题及发展方向
几种典型工业以太网技术比较
1 工业以太网总览 表1给出了常见的几种工业以太网及其管理组织。 表1-1 常见工业以太网及其管理组织列表 上述各种工业以太网管理组织的标识如图1所示。 图1-1 工业以太网管理组织标识 根据从站设备的实现方式，可将工业以太网分为三种类型： （1）类型A ——通用硬件、标准TCP/IP协议 Modbus/TCP、Ethernet/IP、PROFInet/CbA（版本1）采用这种方式。使用标准TCP /IP协议和通用以太网控制器，结构如图1-2所示。这种方式下，所有的实时数据（如过程数据）和非实时数据（如参数配置数据）均通过TCP/IP 协议传输。其优点是成本低廉，实现方便，完全兼容通用以太网。在具体实现中，某些产品可能更改/优化了TCP/IP协议以获得更好的性能，但其实时性始终受到底层结构的限制。
通用以太网控制器IP TCP/UDP IT 应用 HTTP SNMP FTP … 图1-2 工业以太网类型A 结构 （2）类型B —— 通用硬件、自定义实时数据传输协议 Ethernet Powerlink 、PROFInet/RT （版本2）采用这种方式。采用通用以太网控制器，但不使用TCP/IP 协议来传输实时数据，而是定义了一种专用的包含实时层的实时数据传输协议，用来传输对实时性要求很高的数据，结构如图1-3所示。TCP/IP 协议栈可能依然存在，用来传输非实时数据，但是其对以太网的读取受到实时层（Timing-Layer ）的限制，以提高实时性能。这种结构的优点是实时性较强，硬件与通用以太网兼容。 通用以太网控制器 IT 应用 HTTP SNMP FTP … 图1-3 工业以太网类型B 结构 （3）类型C —— 专用硬件、自定义实时数据传输协议 EtherCAT 、SERCOS-III 、PROFInet/IRT （版本3）采用这种方式。这种方式在类型B 的基础上底层使用专有以太网控制器（至少在从站侧），以进一步
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
工业以太环网设计 方案
工业以太环网设计方案 1.1 概述 掌石沟煤业是基本实现机械化生产，具有复杂生产系统的矿井，为提高矿井的生产效率，对矿井综采工作面、顺槽胶带、主运输系统、通风机房、井下变电所等环节实施统一操作、集中监控、统一调度。各矿综合自动化系统，根据管控一体化思想，以三层网络为基础，结合自动化、信息、计算机、网络、通讯的新理论和技术，采用世界先进的自动化产品、网络产品和工业控制软件、数据库软件，将煤矿生产、管理的各个环节，统一在一个网络平台上，形成一个统一、完整的有机整体，使其在系统结构、网络通讯、自动化覆盖范围方面处于同类矿井的领先水平。 1.1.1 设计综述 掌石沟煤业综合自动化控制网络系统的建设应遵循数字化、高速化、智能化、标准化、安全可靠、易扩充升级的原则进行设计，同时充分考虑公司综合自动化系统总体规划和综合自动化系统网络建设的现状。 对于掌石沟煤业工业综合自动化平台网络系统，在井上和井下设置的高速以太环网，主链路采用千兆光纤。在核心层采用千兆工业以太网技术，经过千兆链路将各环网的交换设备连接到网络系统的核心层次，同时具备高冗余性能。
?各环网结点主要是连接结点交换机附近的工业设备，以达到控制和信息采集的目的信息层：建设信息管理网，采用标准TCP/IP协议和以太网技术。实现矿区各个管理部门的网络连接，实现人、财、物以及工程项目管理的综合自动化，能对煤炭的生产状况进行实时监视,为管理决策提供依据。 ?控制层：建设综合自动化控制网，采用工业以太环网+现场工业总线来实现，实现将井上和井下区域控制器和设备监控站所采集的信息和控制信号传送给有关系统。 ?设备层：在设备控制层主要是煤矿各专业控制子系统。 1.2 控制层网络设备的技术与产品选型 本方案将采用基于以太网TCP/IP的工业以太网技术，传输介质采用层绞式矿用阻燃型光缆，网络结构采用基于光纤工业以太网的环形架构。 1.2.1 技术选择 现代煤矿的生产监控管理系统中往往使用到多家厂商提供的多种不同类型的设备，为了达到方便管理，保证系统运行稳定的目的，必须选择一个开放的通信平台，并将各种不同类型设备的通信统一到这一标准通信平台之上。为保证良好的兼容性和可扩充性，建议使用以太网TCP/IP技术作为整个系统的通信标准。如有其它类型的通信格式，如RS232，RS485或其它专用通信接口等
基于工业以太网的网络数控系统设计及实现3 梁志锋1,解翔2,唐小琦2 (1 广东省机械研究所,广州510000;2 华中科技大学国家数控中心,武汉430074) 摘要 在分析网络数控技术发展历史基础上,重点介绍工业以太网的网络数控系统硬件平台和软件平台的设计与实现,具有很强的实际应用性。 关键词:网络数控 工业以太网 DNC 中图分类号:TP39119;TH16 文献标识码:A 文章编号:1671—3133(2006)01—0038—03 Design o f the netw orked num erical control system b ased on industrial E thernet Liang Zhifeng1,X ie X iang2,T ang X iaoqi2 (1 G uangdong Machinery Research Institute,uangzhou510000,CH N;2 National NC system Engineering Research Center,Huazhong University of Science&T echnogy,Wuhan430074,CH N) Abstract The netw orked numerical control system based on industrial E thernet has already become the development trend of numerical control system.Has explained the design and implementation netw orked numerical control system based on industrial E thernet in the view of practical application.A fter analyzing the development history of the netw orked numerical control technology,explains the design and realization of hardware platform and s oftware platform of netw orked numerical control system based on industrial E thernet especially, with very strong actual using value. K ey w ords:Netw orked numerical control Industrial E thernet DNC 1 引言 从企业实际需求来看,对于制造业,目前企业的MIS和ERP仅仅局限于通常的管理、设计开发等上层部分的信息化,是远远不够的,工厂、车间的最底层数控机床不能够连成网络,就必然成为制约制造业企业信息化的瓶颈,不能充分提高生产效率。对于面临全球化竞争的现代制造工厂,数控机床必须达到一定的数量或比例;其次就是把所拥有的数控机床组建成一个双向、高速的制造体系,彻底解决信息孤岛问题,构成数字化车间,以保证信息流在工厂、车间的底层之间及底层与上层之间通讯的畅通无阻。 2 网络数控技术的发展 211 DNC系统及网络结构 DNC(Direct Numerical C ontrol,DNC)系统是指多台数控机床由一台计算机统一分配控制程序和进行管理。现在的DNC系统从内容和意义上已发展成为分布式数字控制(Distributed Numerical C ontrol,DNC)系统。从数控技术的发展分析,分布式数控系统是由直接数控系统发展而来的,是针对当时数控设备内存小、处理能力弱而产生的。以后出现的计算机数控 广东经贸委项目(0612A2003040Π5) 开放式、网络化已成为当代数控系统发展的主要趋势。通过网络进行大系统的集成,便于实现车间自动化。 参考文献: [1] 向华,陈吉红,周云飞.基于PC数控实时检测系统建模 方法研究[J].中国机械工程,2003,14(20):1777-1779. 作者简介:向华,工学博士,主要从事精密测量、数控技术方面的研究。收稿日期:2005209228 83 现代制造工程2006年第1期数控加工技术
工业以太网交换机在电力行业中的应用实例 智能变电站监控系统/发电站集散控制系统/输电网高压电缆在线监测系统/电力自动化报警 监控系统 一、智能变电站监控系统 智能变电站在线监测系统实现了信息共享平台化、系统框架网络化、设备状态可视化、监测目标全景化、全站信息数字化、通信协议标准化、监测功能构件化、信息展现一体化、实时采集站内设备的状态数据、进行综合的诊断分析和全寿命评估。一方面，变电站监测系统内部是一个独立的内部互联配变设备网络，另一方面又是远动主站的一个节点，向主站发送变电站内部设备的监测诊断系统和自身状态信息。 迈威方案 武汉迈威工业以太网交换机在智能变电站监控系统解决方案中采用监控A、B双网的、站控层和系统层两层一网模式，全站一网到底，改变母差直采直跳模式，采用网采网跳。监控A、B双网很好的保证了数据采集的稳定性和冗余性。智能IED设备保护单元、合并单元直接与交换机或保护测控设备直接连接，然后通过A、B双网上传到站控层，连接各服务器、监控主机、远动工作站以及远方控制中心，实现全站信息一体化和远程操控。 系统结构图
二、发电站集散控制系统 发电站是国家电网的动力之源，电厂信息自动化、智能化发展一直是电力人为之努力的方向。集散控制系统（ＤＣＳ）自７０年代中期出现以来，取得了飞速发展。为了进一步推动发电厂数字化和信息化的发展，逐步实现DCS系统的数据信息统一及遵循方便管理原则，采用以太网传输是发电厂工业控制及自动化水平发展的一大趋势。 迈威方案 现场数据接入层，通过一个接口转换服务器挂在DCS的I/O层上，可将现场数据信息映射成DCS的I/O总线上的数据信息，使DCS控制信息统一集成。数据通信层采用主控制系统1#、2#机组成的冗余环网结构，上行通过迈威千兆工业以太网交换机MISCOM7026连接工作站、工程师站以及应用服务器等，下行通过百兆工业以太网交换机MIEN6208连接控制管理主机站等，整个网络拓扑采用两层冗余环网的总体架构，并可以通过级联的方式进行I/O站点的扩展。实现整个系统的冗余结构，保证数据传输的可靠性，稳定性。 系统结构图
基于工业以太网的电气设备运行状态监测系统 张英杰葛芦生 （安徽工业大学电气信息学院，马鞍山243002） 摘要:近年来，以太网在工业自动化领域的应用越来越广泛。电气设备运行状态监测系统，采用基于工业以太网的分布式 测量方案，通过ADAM5000/TCP 数据采集模块,实时采集电气设备运行状态信号，并对运行状态进行分析和处理，该软件的功能主要有：数据采集和处理、故障诊断、故障报警和保存、报警查询、统计和打印、网络通信，实现了电气设备运行状态的监测和故障诊断。 关键词:工业以太网状态监测故障诊断 0 引言 冷轧厂精整作业区14 条机组设备分布在 5 个控制室内，且各控制室之间相距较远，当设备发生跳闸或其它异常情况时，值班人员不能及时判别故障类型并加以处理，从而使生产受到影响。为了改善这种状况，结合电 气设备现场分散分布的特点，本文设计出基于工业以太网的分布式测量系统，采集所有反映电气设备运行状态 的信号，分布在 5 个控制室内的计算机可实时监控各电气设备运行状态，并进行信息处理，实现故障报警。 1 系统方案及硬件配置 根据系统功能需求和以太网的优点，本系统采用研华公司基于以太网的数据采集和控制系统 ADAM5000/TCP 实现数据的高速采集和通信，其配置如图 1 所示。 数据库 服务器显示终端显示终端显示终端显示终端显示终端 以太网 数据采集工作站 ADAM 5000/TCP ADAM 5000/TCP ADAM 5000/TCP ADAM 5000/TCP ADAM 5000/TCP 图1 系统硬件配置图 采用SIMATIC IL-40 工控机，其技术指标为P4 2.6 G/512 M/80 G/10/100 Mbps 以太网端口。ADAM-5000/TCP 提供8 个插槽，支持多达128 个I/O 点，具有高速I/O 能力和智能诊断能力，内置一个10/100 Mbps 以太网端口，支持Modbus/TCP 协议和UDP 协议。每块A DAM-5000/TCP 配置8 个16 路隔离数字量输入模块ADAM5051S。 系统网络为C/S结构，采用TCP标准通信协议进行数据传输，数据采集工作站负责采集数据，数据库服务器 负责数据保存和维护。 2 系统软件功能及实现 本系统软件采用VB6.0 开发平台和SQL Server 2000 数据库开发工具，数据采集驱动程序由研华公司提供， 人机界面清晰，操作简单。 2.1数据采集和处理 为了实现数据的实时采集和处理，编程时采用VB 中的两个定时器，一个用于定时读取ADAM5000/TCP 模 块中的数据；另外一个用于实现数据的处理、显示和通信。 研华公司为方便用户，提供了支持VB开发平台的DLL（动态链接库）驱动程序和1个ActiveX控件ADAMTCPX，用户可任选其一用以开发自己的驱动程序。根据Modbus/TCP协议，数据采集工作站通过以太网 与ADAM-5000/TCP进行通信，依次向网络上的A DAM-5000设备发送数据请求命令，设备根据接收的数据返回 相应的内容给数据采集站，数据采集站则可通过分析返回的内容，进行相应的数据处理，从而实现数据的采集。 2.2故障诊断 电气设备根据某一机组在同一次读取数据时发生故障数可分为两种情况：①机组中单个设备故障；②机组 中多个设备故障，所以，当有故障发生时，首先要分清是哪一种情况，然后再作相应处理。如同一次测量同一 机组只有一路信号与正常状态（“0”）不同，则可判断为该路信号对应设备发生故障。如同一次测量同一机组有 两路或两路以上信号发生异常，不能肯定对应设备一定都发生故障，这是因为电气设备继电保护系统是按照一 定的逻辑关系进行联锁设计的，往往一个触点动作会引发一系列后继触点动作，造成多路信号发生异常，因此， 发现第一个动作触点是分析故障原因的重要条件[1]。 1
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。 取个例子，以太网就像高速公路，Ethernet/IP、Profinet、Modbus TCP/IP分别像高速公路上的宝马、奔驰、奥迪车，都可以从一个城市把物品运送到另一城市。但是每个车上安装的零件无法和另一车上的零件进行更换。 EtherCAT（以太网控制自动化技术）是一个以以太网为基础的开放架构的现场总线系统，EterCAT名称中的CAT为ControlAutomation Technology（控制自动化技术）首字母的缩写。最初由德国倍福自动化有限公司(Beckhoff AutomationGmbH)研发。EtherCAT为系统的实时性能和拓扑的灵活性树立了新的标准，同时，它还符合甚至降低了现场总线的使用成本。EtherCAT的特点还包括高精度设备同步，可选线缆冗余，和功能性安全协议(SIL3)。 Ethernet/IP是一个面向工业自动化应用的工业应用层协议。它建立在标准UDP/IP与TCP/IP 协议之上，利用固定的以太网硬件和软件，为配置、访问和控制工业自动化设备定义了一个应用层协议西蒙公司开发 Ethernt/IP属于ODVA组织，Rockwell只是其中一个推广力度比较大的公司而已。施耐德也是ODVA组织的成员，施耐德所有PLC都可以支持Ethernt/IP协议。Ethernt/IP协议是十大总线之一，和Controlnet、Devicenet一起称为CIP总线。可以实现协议间路由，但是需要Rslinx 软件进行配置。通讯时需要设置RPI参数，没有任何客户端的反馈信息，因此不管现场客户端是否收到数据，数据一致由服务器不断的发，缺少相应的检测。 PROFINET由PROFIBUS国际组织（PROFIBUS International，PI）推出，是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。作为一项战略性的技术创新，PROFINET为自动化通信领域提供了一个完整的网络解决方案，囊括了诸如实时以太网、运动控制、分布式自动化、故障安全以及网络安全等当前自动化领域的热点话题，并且，作为跨供应商的技术，可以完全兼容工业以太网和现有的现场总线（如PROFIBUS）技术，保护现有投资。 PROFINET是适用于不同需求的完整解决方案，其功能包括8个主要的模块，依次为实时通信、分布式现场设备、运动控制、分布式自动化、网络安装、IT标准和信息安全、故障安全和过程自动化。 MODBUS/TCP是简单的、中立厂商的用于管理和控制自动化设备的MODBUS系列通讯协议的派生产品。显而易见，它覆盖了使用TCP/IP协议的“Intranet”和“Internet”环境中MODBUS 报文的用途。协议的最通用用途是为诸如PLC’s，I/O模块，以及连接其它简单域总线或I/O 模块的网关服务的。 MODBUS/TCP协议是作为一种（实际的）自动化标准发行的。既然MODBUS已经广为人知，该规范只将别处没有收录的少量信息列入其中。然而，本规范力图阐明MODBUS中哪种功能对于普通自动化设备的互用性有价值，哪些部分是MODBUS作为可编程的协议交替用于PLC’s的“多余部分”。 它通过将配套报文类型“一致性等级”，区别那些普遍适用的和可选的，特别是那些适用于特殊设备如PLC’s的报文。 Modbus TCP/IP由Modbus IDA组织提出，有施耐德旗下的Modicon公司主推，在目前施耐德所有PLC产品中都支持，同时也支持Ethernet/IP协议，Modbus TCP/IP是免费的、全开放协议，可以用VB等高级编程语言调用winsock控件即可实现与PLC的数据通讯，因此，很