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通用现场总线系统--工业以太网

作者: 时间:2013-03-07 来源:网络 收藏


生产蜂窝组网

自动化网络不像办公网络那样由许多重复单元构成,相反,根据各个车间自动化网络自身的用途,其内部分布的生产设备也会产生巨大差异。例如,一台机床的接线盒可以在一平方米内提供十个结点连接,但是在污水处理厂内差不多在100平方米的范围内才需要提供一个结点连接。这种差异性对网络的灵活性提出了一定的要求,同时网络的拓扑结构也必需针对相关的具体应用具备一定的调整能力。除了线型、环型和星型结构外,复杂的树型结构也同样适用于这些区域。自动化网络常常要求网络具备20个或者更多的结点级联深度,而且这种深度要求往往出现在线形拓扑结构中。这种情况是办公网络的三层机构模式不可能遇到的(如图3)。


图3 自动化控制金字塔结构解析

对于工业网络组件的要求

对于工业网络组件的要求由它们各自的功能和机械设计决定。因为办公网络组件不符合工业网络环境的机械条件要求,所以必须对这些网络组件进行改造,使其能够符合苛刻的周边环境条件。同样这也涉及对接线器、底座以及它们与其他网络组件组合使用的改造(如图4)。


图4 现场坚固耐用的网络组件

工业网络只有保证其与办公网络的安全隔离才能够进行操作、使用。这些相互隔离以及类似的网络通常要求使用指定的网关或者网络结点。这样用户就可以通过级联各种设备模块或者通过在层级结构中新建层次的方法(可多于10层)方便地将新设备整合到现有的网络系统中。当然,这种措施需要本地网络维护部门在增加主交换机之外额外地整合相应数量的分布式交换机、分配相应的IP地址以及为故障交换机进行现场更换。

网络故障的排查修复需要对本地单元进行判断、分析并且得出结论。虽然易操控的SNMP兼容交换机可以通过一个中央网络实用工具来实现对上述操作的支持,但是网络维护人员往往认为这不是一种可取的方法。所以工业用户需要额外的诊断能力。

如何在蜂窝组网领域处理高度复杂的情况?

实践经验证明,要用网络的特定用途,而不是复杂的通用网络组件的参数设置来指导网络组件的选取。这就需要明确定义单元组网中的典型应用。

网络组件包含了能够使其符合应用要求的最佳预选参数。这些参数不仅可以通过向网络诊断或者基于网站的管理获取,同时也可以直接从设备上进行本地读取。这样,就可以向用户保证将一些基本的网络功能整合到指定的设备的基本操作中。

两种网络共存的相关国际标准

如果网络都按照前文所提到的从工业厂房角度和自动化单元角度进行合理建构,那么现在讨论的这个标准化话题就可以相应地按照这两种角度来分配。IEC11801代表了独立应用环境结构化IT布线的国际标准,该标准之所以被广泛接受首先在于它的三种组网层次,其次在于其独立应用方法实现了网络中各种服务之间的通信。在实际应用中,该标准已经演化成为通信领域内的“次标准”。现在超过90%的区域网拓扑结构都采用以太网形式。

将该标准转化成为对于工业环境的要求,就可以得到用于描述工业厂房的新标准。德国标准化研究所已经于1999年开始此项工作。一项名为ISO/IEC 24702的用于规范工业布线的标准草案也将投入使用,该草案关注焦点是工业厂房网络而不是单元组网。该子网是厂房的一部分并且支持厂房内部的。生产单元包含能够对生产过程进行自我适应调整的封闭区域,这些区域不能被强行嵌入到厂房网络的固定结构中,所以,各种现场总线组织开发出了它们各自的指令,这些指令常常保留了现场总线的安装特性。

IEC SC 65正在进行的一项国际标准化过程将为自动化单元内部安装提供标准。这两类不同网络在TO(设备通信出口)处接合。该出口在工业领域被称为设备通信出口,它把整个网络分解成许多独立的单元。但是这两类网络需要通过指定的接口进行互连(如图5)。


图5 国际标准化的接轨


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