工業(yè)以太網(wǎng)和工控系統(tǒng)的多網(wǎng)信息集成.ppt

1 第八課 工業(yè)以太網(wǎng)和工控系統(tǒng)的多網(wǎng)信息集成 2 10 工業(yè)以太網(wǎng)industrialethernet 為什么以前不用ethernet 3 ethernet簡(jiǎn)介 ethernet產(chǎn)生于上個(gè)世紀(jì)七十年代為微型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)終端通信而設(shè)計(jì)采用星型或總線型結(jié)構(gòu)傳輸速率當(dāng)時(shí)僅為幾m 目前已達(dá)1000m甚至更高 傳輸介質(zhì) 屏蔽 非屏蔽 雙絞線 光纖 同軸電纜 粗纜 細(xì)纜 csma cd 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議 4 以太網(wǎng)存在所謂的 不確定性 ethernet的介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議 csma cd 先聽(tīng)后說(shuō) 邊聽(tīng)邊說(shuō) 負(fù)荷大時(shí) 網(wǎng)絡(luò)會(huì)發(fā)生碰撞響應(yīng)時(shí)間無(wú)法預(yù)知 實(shí)時(shí)性得不到保證自1984年現(xiàn)場(chǎng)總線產(chǎn)生 2000年現(xiàn)場(chǎng)總線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布 國(guó)際上均沒(méi)有采用以太網(wǎng)作現(xiàn)場(chǎng)總線 因此以太網(wǎng)通信存在不確定性 在90年代中期之前 幾乎所有的控制系統(tǒng)均不選用以太網(wǎng) 而選用令牌總線或令牌環(huán) 其實(shí)問(wèn)題并沒(méi)有那么嚴(yán)重 5 ethernet的特點(diǎn) 6 負(fù)荷越小 通信響應(yīng)時(shí)間越短 以太網(wǎng)通信特性負(fù)荷越小 碰撞越少負(fù)荷在10 左右時(shí) 基本無(wú)碰撞負(fù)荷在25 以下時(shí) 以太網(wǎng)的通信響應(yīng)時(shí)間明顯短于令牌網(wǎng) 7 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)通信特點(diǎn) 傳輸?shù)男畔⒘可?信息長(zhǎng)度都比較小周期性信息較多測(cè)量 控制信息非周期性信息較少用戶操作指令 組態(tài)信息 診斷信息等等報(bào)警等突發(fā)性事件信息網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷較為平穩(wěn)信息流向具有明顯的方向性節(jié)點(diǎn)數(shù)少 8 不確定性 不再是主要障礙 ethernet的通信速率的提高 使網(wǎng)絡(luò)符合相同的情況下 以太網(wǎng)絡(luò)上的碰撞機(jī)率大大下降以太網(wǎng)交換技術(shù)的應(yīng)用 大大減少端口之間的碰撞全雙工通信允許同時(shí)接收和發(fā)送報(bào)文幀 也不會(huì)發(fā)生沖突報(bào)文優(yōu)先級(jí)的處理 9 以太網(wǎng)完全能滿足工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)時(shí)性要求以太網(wǎng)具有其它網(wǎng)絡(luò)所無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì) 具有低成本高速度易于組網(wǎng) 易于和internet連接軟硬件資源包括人的資源極其豐富培訓(xùn) 維護(hù)簡(jiǎn)單 10 ethernet應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化 國(guó)內(nèi)外自上世紀(jì)九十代中后期開(kāi)始已將以太網(wǎng)應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化基于以太網(wǎng)的dcsfuji的openax 浙大中控的jx 300x fisher rosemount的delta v等基于以太網(wǎng)的plc與遠(yuǎn)程i omodicon a b gefanuc等基于以太網(wǎng)的現(xiàn)場(chǎng)儀表和儀器hp 浙大中控 ni等 11 foundationfieldbushse ethernet ip profinet modbustcp p netonethernet interbusonethernet 12 ethernet應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)尚需解決的問(wèn)題 13 主要問(wèn)題 通信實(shí)時(shí)性服務(wù)質(zhì)量 qos 總線供電技術(shù)互可操作技術(shù)網(wǎng)絡(luò)生存性技術(shù)本質(zhì)安全技術(shù)遠(yuǎn)距離傳輸技術(shù)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù) 14 e網(wǎng)到底的意義 15 什么是 e網(wǎng)到底 控制層網(wǎng)絡(luò) 管理層網(wǎng)絡(luò) 遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn) web服務(wù)器 操作站 工程師站 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層網(wǎng)絡(luò) ethernet不僅僅用作高層網(wǎng)絡(luò) 而且希望將它直接和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接 實(shí)現(xiàn)自下而上的ethernet集成 即所謂 一網(wǎng)到底 16 e網(wǎng)到底 能帶來(lái)什么好處 享受現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的一切好處包括全分散控制 互可操作 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備管理 自主的系統(tǒng)集成權(quán)等 具有很強(qiáng)的可持續(xù)發(fā)展力無(wú)需專門培訓(xùn) 可利用以太網(wǎng)的大量現(xiàn)有技術(shù)無(wú)需大量專用軟件 可利用ie等通用瀏覽器遠(yuǎn)程監(jiān)視控制現(xiàn)場(chǎng)對(duì)用戶的技術(shù)要求降低 17 意義 e網(wǎng)到底 統(tǒng)一從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層到控制層 管理層的網(wǎng)絡(luò) 實(shí)現(xiàn)從上到下各層次的信息無(wú)縫集成 推動(dòng)企業(yè)綜合自動(dòng)化 信息化進(jìn)程 研究基于以太網(wǎng)的現(xiàn)場(chǎng)總線關(guān)鍵技術(shù) 推動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)發(fā)展 18 多網(wǎng)絡(luò)信息集成 19 工業(yè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)和信息化前言 隨著工業(yè)自動(dòng)化水平的迅速提高 人們對(duì)工業(yè)自動(dòng)化的要求越來(lái)越高 提出了以信息化帶動(dòng)工業(yè)化的口號(hào) 現(xiàn)狀 普遍均存在著能耗高 成本高 勞動(dòng)生產(chǎn)率低 資源利用率低的特點(diǎn) 能耗普遍比國(guó)外先進(jìn)水平高出30 勞動(dòng)生產(chǎn)率只及國(guó)外的20 30 左右 生產(chǎn)成本普遍高出國(guó)外的1 2倍 美國(guó)60 的石化企業(yè)應(yīng)用了先進(jìn)控制技術(shù) 我國(guó)不到10 在線優(yōu)化技術(shù)增加收益的典型值為裝置產(chǎn)值的3 5 我國(guó)不到1 如何來(lái)解決這些問(wèn)題 信息化的關(guān)鍵就是實(shí)現(xiàn)企業(yè)的信息集成和數(shù)據(jù)交換 跨平臺(tái)訪問(wèn) 信息綜合利用 20 什么是工業(yè)信息化 在工業(yè)的生產(chǎn) 管理 經(jīng)營(yíng)過(guò)程中 通過(guò)信息基礎(chǔ)設(shè)施 在集成平臺(tái)上 實(shí)現(xiàn) 工業(yè)信息化 將信息技術(shù)用于企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì) 制造 管理和銷售的全過(guò)程 以提高企業(yè)的市場(chǎng)應(yīng)變能力和競(jìng)爭(zhēng)能力 這是企業(yè)信息化的主要內(nèi)容和目標(biāo) 數(shù)據(jù)采集 數(shù)據(jù)加工 信息傳輸 信息處理 信息綜合應(yīng)用 21 2 信息化與自動(dòng)化的關(guān)系 廣義自動(dòng)化是指實(shí)現(xiàn)經(jīng)營(yíng)管理 計(jì)劃調(diào)度 成本核算 生產(chǎn)監(jiān)控 故障診斷 自動(dòng)控制等更大范圍內(nèi)的自動(dòng)化 又稱之為 綜合自動(dòng)化 或稱 流程工業(yè)cims 自動(dòng)化往往是指包括檢測(cè) 控制和繼電保護(hù)等常規(guī)自動(dòng)化的概念 22 目前存在的三大問(wèn)題 1 自動(dòng)化程度不夠高 該問(wèn)題日漸好轉(zhuǎn) 2 信息集成能力普遍不高 該問(wèn)題日益得到重視和發(fā)展 3 信息的綜合利用率很低 這是一個(gè)很有發(fā)展?jié)摿Φ姆较?23 典型的工廠綜合自動(dòng)化總體結(jié)構(gòu) 可以分成三層結(jié)構(gòu) 1 pcs processcontrolsystem 過(guò)程控制系統(tǒng) 2 mes manufacturingexecutionsystem 生產(chǎn)過(guò)程制造執(zhí)行系統(tǒng) 3 erp enterpriseresourceplanning 企業(yè)資源管理 24 1 pcs 過(guò)程控制系統(tǒng) 為代表的基礎(chǔ)自動(dòng)化層 在pcs層 以作為主要的支撐基礎(chǔ) 技術(shù)內(nèi)容主要包括 ddc dcs plc fcs 先進(jìn)控制技術(shù) 軟測(cè)量技術(shù) 傳感器技術(shù) 實(shí)時(shí)優(yōu)化技術(shù) rto real timeoptimization 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù) 可靠性技術(shù) 數(shù)據(jù)融合與數(shù)據(jù)處理技術(shù) 多總線網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng) 基于高速以太網(wǎng)和無(wú)線技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備 25 2 mes 生產(chǎn)過(guò)程制造執(zhí)行系統(tǒng) 為代表的生產(chǎn)過(guò)程運(yùn)行優(yōu)化層 主要以為主要的數(shù)據(jù)支撐方式 主要技術(shù)內(nèi)容 大型實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 先進(jìn)建模與流程模擬技術(shù)amt advancedmodelingtechnologies 先進(jìn)計(jì)劃與調(diào)度技術(shù)aps advancedplanningandscheduling 故障診斷與健康維護(hù)技術(shù) 數(shù)據(jù)挖掘與數(shù)據(jù)校正技術(shù) 動(dòng)態(tài)質(zhì)量控制與管理技術(shù) 動(dòng)態(tài)成本控制與管理技術(shù) 26 3 以erp 企業(yè)資源管理 為代表的企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)優(yōu)化層 主要技術(shù)內(nèi)容 企業(yè)資源管理erp enterpriseresourceplanning 供應(yīng)鏈管理scm servicechainmanagement 客戶關(guān)系管理crm customerrelationshipmanagement 產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)管理pqdm數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)設(shè)備資源管理企業(yè)電子商務(wù)平臺(tái) 27 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與系統(tǒng)集成 28 先進(jìn)制造與信息 自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略 先進(jìn)制造技術(shù)的一種理解 吸收機(jī)械 信息 電子 材料 能源及現(xiàn)代管理等方面的最新技術(shù)成果 將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品開(kāi)發(fā) 設(shè)計(jì) 制造 檢測(cè) 管理及售后服務(wù)的制造全過(guò)程 實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì) 高效 低耗 清潔 敏捷制造 并取得理想技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的前沿制造技術(shù)的總稱 先進(jìn)制造技術(shù)的本質(zhì)是傳統(tǒng)制造技術(shù) 信息技術(shù) 自動(dòng)化技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)等的有機(jī)融合 29 先進(jìn)制造是由傳統(tǒng)制造技術(shù)與以信息技術(shù)為核心的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)相結(jié)合的一個(gè)完整的高新技術(shù)群 五大技術(shù)群 1 系統(tǒng)總體技術(shù)群 包括與制造系統(tǒng)集成相關(guān)的總體技術(shù) 如柔性制造 計(jì)算機(jī)集成制造cim 敏捷制造 智能制造 綠色制造等 2 管理技術(shù)群 包括與生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)和組織管理相關(guān)的各種技術(shù) 如計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)管理 制造資源計(jì)劃mrpii 企業(yè)資源計(jì)劃erp 供應(yīng)鏈管理 動(dòng)態(tài)聯(lián)盟企業(yè)管理 全面質(zhì)量管理 準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)jit 精良生產(chǎn) 企業(yè)過(guò)程重組bpr等 3 設(shè)計(jì)制造一體化技術(shù)群 包括與產(chǎn)品設(shè)計(jì) 制造 檢測(cè)等制造過(guò)程相關(guān)的各種技術(shù) 如并行工程 cad capp cam cae 可靠性設(shè)計(jì) 智能優(yōu)化設(shè)計(jì) 綠色設(shè)計(jì) 快速原型技術(shù) 數(shù)控技術(shù) 物料儲(chǔ)運(yùn)控制 檢測(cè)監(jiān)控 質(zhì)量控制等等 4 制造工藝與裝備技術(shù)群 包括與制造工藝及裝備相關(guān)的各種技術(shù) 如精密超精密加工工藝及裝備 高速超高速加工工藝及裝備 特種加工工藝及裝備 特殊材料加工工藝 熱加工與成型工藝及裝備 表面工程 微機(jī)械系統(tǒng)等等 5 支撐技術(shù)群 包括上述制造技術(shù)的各種支撐技術(shù) 如計(jì)算機(jī)技術(shù) 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù) 軟件工程 人工智能 虛擬現(xiàn)實(shí) 標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù) 材料科學(xué) 人機(jī)工程學(xué) 環(huán)境科學(xué)等等 30 先進(jìn)制造技術(shù)比較 國(guó)內(nèi)起步晚 存在階段性差距 主要問(wèn)題有 1 產(chǎn)品創(chuàng)新能力較差 開(kāi)發(fā)周期較長(zhǎng) 我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的新產(chǎn)品貢獻(xiàn)率約為18 09 2000年 而美國(guó)已經(jīng)達(dá)到52 左右 1995年 我國(guó)大中型企業(yè)生產(chǎn)的2000多種主導(dǎo)產(chǎn)品的平均生命周期為10 5年 是美國(guó)同類產(chǎn)品生命周期的3 5倍 我國(guó)有80 以上的企業(yè)生產(chǎn)能力利用不足或嚴(yán)重不足 但同時(shí)每年還要進(jìn)口數(shù)以千億美元國(guó)內(nèi)短缺的產(chǎn)品 2 制造工藝裝備落后 成套能力不強(qiáng) 我國(guó)大多數(shù)企業(yè)目前還采用較落后的制造工藝與技術(shù)裝備進(jìn)行生產(chǎn) 優(yōu)質(zhì)高效低耗工藝的普及率不足10 90 以上的高檔數(shù)控機(jī)床 100 的光纖制造裝備 85 的集成電路 ic 制造裝備 80 的石化裝備 70 的轎車工業(yè)裝備都依賴進(jìn)口 3 生產(chǎn)自動(dòng)化和優(yōu)化水平不高 資源綜合利用率低 我國(guó)的能源綜合利用率僅為32 左右 比國(guó)外的先進(jìn)水平低10多個(gè)百分點(diǎn) 我國(guó)每萬(wàn)元gdp的能耗比發(fā)達(dá)國(guó)家高4倍多 工業(yè)排放的污染物超過(guò)發(fā)達(dá)國(guó)家10倍以上 31 4 企業(yè)管理粗放 協(xié)作能力較差 國(guó)際市場(chǎng)開(kāi)拓能力弱 我國(guó)多數(shù)企業(yè)缺少現(xiàn)代化管理的概念 方法和手段 企業(yè)機(jī)構(gòu)臃腫 我國(guó)機(jī)械工業(yè)的專業(yè)化水平僅為15 30 而發(fā)達(dá)國(guó)家的專業(yè)化水平已經(jīng)達(dá)到75 95 高附加值和高技術(shù)含量的出口商品僅占我國(guó)出口商品總量的10 左右 5 戰(zhàn)略必爭(zhēng)裝備和競(jìng)爭(zhēng)前核心技術(shù)的開(kāi)發(fā)相對(duì)薄弱 戰(zhàn)略必爭(zhēng)裝備涉及國(guó)家安全和經(jīng)濟(jì)命脈 對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)有重大影響 競(jìng)爭(zhēng)前核心技術(shù)在未來(lái)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中有可能開(kāi)拓新的廣闊市場(chǎng)或成為新的重大關(guān)鍵技術(shù) 例如 用于海洋資源開(kāi)發(fā)等的大型裝備 用于高精尖設(shè)備制造的超精密加工裝備 面向it等產(chǎn)業(yè)的集成電路制造關(guān)鍵裝備 對(duì)未來(lái)許多行業(yè)將產(chǎn)生重大影響的微機(jī)電系統(tǒng) mems 以及集高技術(shù)于一身的仿人形機(jī)器人等 由于國(guó)外的技術(shù)封鎖 這些裝備和技術(shù)是花錢也很難買到的 必須靠自己的力量加以解決 以上數(shù)據(jù)來(lái)自院士報(bào)告 32 國(guó)外動(dòng)向 為了占領(lǐng)先進(jìn)制造于自動(dòng)化技術(shù)的制高點(diǎn) 許多國(guó)家提出了跨世紀(jì)的研究計(jì)劃 并把先進(jìn)制造及信息技術(shù)列位重要的研究?jī)?nèi)容 例如 美國(guó) 美國(guó)國(guó)家關(guān)鍵技術(shù) 先進(jìn)制造技術(shù)計(jì)劃 敏捷制造與制造技術(shù)計(jì)劃 和 下一代制造 ngm 等計(jì)劃 歐共體 尤里卡計(jì)劃 eureka 信息技術(shù)研究發(fā)展戰(zhàn)略計(jì)劃 esprit 和 第六屆框架研究計(jì)劃 德國(guó) 制造2000計(jì)劃 微系統(tǒng)2000計(jì)劃 等計(jì)劃 日本 智能制造系統(tǒng)計(jì)劃 極限作業(yè)機(jī)器人研究計(jì)劃 微機(jī)器研究計(jì)劃 等英國(guó) 國(guó)家納米技術(shù)計(jì)劃 nion 韓國(guó) 高級(jí)先進(jìn)技術(shù)國(guó)家計(jì)劃 g7計(jì)劃 等 33 國(guó)內(nèi)動(dòng)向 有計(jì)劃地部署了一系列相關(guān)的重點(diǎn)科技項(xiàng)目 如 科技部組織實(shí)施的863計(jì)劃的cims技術(shù)主題 智能機(jī)器人技術(shù)主題 九五 國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃的cad應(yīng)用工程 精密制造技術(shù)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用 數(shù)控技術(shù)與裝備 現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用 工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用 激光技術(shù)應(yīng)用等重點(diǎn)項(xiàng)目 總裝備部在 九五 期間 組織實(shí)施了我國(guó)武器裝備先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展項(xiàng)目 航空 航天 兵器和機(jī)械等許多行業(yè)和部門在 九五 期間組織實(shí)施了行業(yè)先進(jìn)制造技術(shù)項(xiàng)目 國(guó)家 十五 863計(jì)劃先進(jìn)制造與自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域在制造業(yè)信息化工程關(guān)鍵技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)和集成應(yīng)用 戰(zhàn)略必爭(zhēng)裝備和競(jìng)爭(zhēng)前核心技術(shù)的研究開(kāi)發(fā) 基礎(chǔ)制造裝備與成套裝備的研究開(kāi)發(fā) 先進(jìn)制造與自動(dòng)化前沿創(chuàng)新技術(shù)的研究等四個(gè)方面 按照一個(gè)工程 制造業(yè)信息化工程 兩個(gè)主題 現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)技術(shù)主題 機(jī)器人技術(shù)主題 四個(gè)專項(xiàng) 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)及其應(yīng)用 微機(jī)電系統(tǒng) mems 7000米深海載人潛器 集成電路制造裝備 的布局 組織開(kāi)展了前沿創(chuàng)新技術(shù)研究 產(chǎn)品研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化 集成應(yīng)用示范工程三個(gè)層次的相關(guān)工作 34 網(wǎng)絡(luò)通信 信息集成和利用 前言 信息技術(shù)的飛速發(fā)展對(duì)工業(yè)控制和工業(yè)自動(dòng)化提出兩方面的要求 1 利用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù) 信息技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展優(yōu)勢(shì) 優(yōu)化工業(yè)自動(dòng)化的體系結(jié)構(gòu) 增強(qiáng)系統(tǒng)的功能和效率 提高工廠自動(dòng)化的整體性和穩(wěn)定性等 2 擺脫信息孤島的問(wèn)題 利用開(kāi)放性技術(shù)完成企業(yè)各個(gè)層次的信息集成和信息共享 構(gòu)架企業(yè)開(kāi)放的信息平臺(tái) 實(shí)施企業(yè)信息化 企業(yè)信息化首先需要解決信息集成 它覆蓋現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè) 控制 監(jiān)視 過(guò)程管理 優(yōu)化 調(diào)度 經(jīng)營(yíng)管理與決策等層次 涉及現(xiàn)場(chǎng)總線 網(wǎng)絡(luò) 數(shù)據(jù)庫(kù) 通信互聯(lián) 開(kāi)放接口與標(biāo)準(zhǔn)等技術(shù) 35 工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)是工廠信息化體系的核心 工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)作為一種特定應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò) 具有自身的要求和特點(diǎn) 1 強(qiáng)實(shí)時(shí)性 不僅要求傳輸速度快 還要求響應(yīng)快 通常為0 01 0 1s 2 高可靠性 由于直接面向生產(chǎn)過(guò)程 因此應(yīng)滿足惡劣環(huán)境適應(yīng)性 總線供電以及容錯(cuò)能力等要求 3 力求簡(jiǎn)潔 以降低設(shè)備成本 同時(shí)也可以提高系統(tǒng)的健壯性 4 開(kāi)放性好 各廠商之間的產(chǎn)品可以相互兼容或互聯(lián) 5 增加用戶層 信息網(wǎng)絡(luò)通常采用iso osi的七層結(jié)構(gòu) 而工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)要解決工業(yè)控制應(yīng)用的問(wèn)題 需要在第七層之上增加用戶層 現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)以太網(wǎng)是工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展過(guò)程中的兩個(gè)典型代表 從目前發(fā)展趨勢(shì)看 它們已經(jīng)貫穿了整個(gè)企業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng) 36 多總線控制系統(tǒng) 20世紀(jì)80年代產(chǎn)生了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù) 應(yīng)該說(shuō)是一個(gè)質(zhì)的飛躍 它為工業(yè)自動(dòng)化底層現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制系統(tǒng)之間架起了信息化的網(wǎng)絡(luò)橋梁 但由于技術(shù) 經(jīng)濟(jì)和政治等方面的原因 目前市場(chǎng)上的各種現(xiàn)場(chǎng)總線沒(méi)有統(tǒng)一到唯一的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)上來(lái) 如現(xiàn)場(chǎng)總線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)iec61158就包含了包括ff profibus hse epa等在內(nèi)的十余種類型 而事實(shí)上總線標(biāo)準(zhǔn)有幾十種 而且還在不斷增加 因此出現(xiàn)了多種現(xiàn)場(chǎng)總線并存的局面 這些現(xiàn)場(chǎng)總線在技術(shù)上各有特色 目前它們還不能相互代替而應(yīng)用到所有的領(lǐng)域 37 由于用戶在現(xiàn)場(chǎng)總線選型和分期投資等方面的原因 在同一個(gè)控制系統(tǒng)環(huán)境中 往往存在多種現(xiàn)場(chǎng)總線智能設(shè)備 在這種新形勢(shì)下 新一代分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)需要考慮多種總線 多種設(shè)備的集成 如美國(guó)愛(ài)默生公司 原rosemount 的delta v系統(tǒng) 美國(guó)honeywell的pks系統(tǒng) 日本橫河的cs 3000系統(tǒng) 德國(guó)siemens的pcs7 abb公司的freelance 2000 浙大中控的webfieidecs 100等 都是具有與多種現(xiàn)場(chǎng)總線 如hart ff profibus hse等 接口的新型控制系統(tǒng) 使控制系統(tǒng)更具人性化 體現(xiàn)其先進(jìn)性 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場(chǎng)總線使控制系統(tǒng)和被控設(shè)備組成了一個(gè)通過(guò)控制網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)架的智能體 實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來(lái) 多總線控制系統(tǒng) 38 系統(tǒng)信息集成 目的是解決 信息孤島 的問(wèn)題 現(xiàn)狀 整體性原則得不到應(yīng)有的發(fā)揮由于沒(méi)有統(tǒng)一的基礎(chǔ)自動(dòng)化軟件平臺(tái) 各種自動(dòng)化軟硬件資源 如dcs plc ipc fcs等 成為一個(gè)個(gè) 自動(dòng)化孤島 效率只發(fā)揮不到40 資源浪費(fèi)極大 系統(tǒng)信息集成的目的就是解決企業(yè)的全局優(yōu)化問(wèn)題 提高企業(yè)的綜合效益 要利用工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò) 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù) 開(kāi)放接口與標(biāo)準(zhǔn) 系統(tǒng)集成等技術(shù) 構(gòu)造企業(yè)整體自動(dòng)化和信息化的解決方案 正如領(lǐng)導(dǎo)們所說(shuō)的 以信息化帶動(dòng)工業(yè)化 以工業(yè)化促進(jìn)信息化 實(shí)現(xiàn)支柱產(chǎn)業(yè)的 信息化改造 2個(gè)層次 總線與控制網(wǎng)絡(luò)集成 控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)集成 39 fb并不是在所有場(chǎng)合都能發(fā)揮它的優(yōu)點(diǎn) 如簡(jiǎn)單的小規(guī)模數(shù) ?；旌舷到y(tǒng) 空間分布集中的系統(tǒng)等等 這時(shí)采用一個(gè) cpu 將比較方便 小系統(tǒng) 控制集中 的風(fēng)險(xiǎn)也不大 而現(xiàn)場(chǎng)總線的控制分散的特點(diǎn)需要幾種設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn) 則顯得繁瑣 在當(dāng)前和今后的一段時(shí)間內(nèi) 必然存在現(xiàn)場(chǎng)總線與dcs等網(wǎng)絡(luò)共存的局面 因此 考慮如何實(shí)現(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò)中異構(gòu)網(wǎng)段情況下網(wǎng)絡(luò)集成的問(wèn)題也是很現(xiàn)實(shí)的 與現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)集成通常有兩種不同的方案可供選擇 1 采用網(wǎng)關(guān)將dcs plc等專用網(wǎng)絡(luò)掛接在高速網(wǎng)絡(luò)上 2 使用特殊網(wǎng)關(guān)或通信控制器 將總線系統(tǒng)掛接在dcs plc網(wǎng)絡(luò)上 1 總線之間及其與其他類型控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)集成 40 不同于以傳輸信息和資源共享為目的的信息網(wǎng)絡(luò) 控制網(wǎng)絡(luò)的最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象中能量和物質(zhì)轉(zhuǎn)移的有效控制 使系統(tǒng)安全穩(wěn)定地運(yùn)行 因此要求具有協(xié)議簡(jiǎn)單 安全可靠 糾錯(cuò)性好 成本低等特點(diǎn) 其網(wǎng)絡(luò)負(fù)載穩(wěn)定 多為短幀傳輸 信息交換頻繁 實(shí)現(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)的緊密集成 為企業(yè)的優(yōu)化控制 調(diào)度決策提供依據(jù) 可以建立統(tǒng)一的分布式數(shù)據(jù)庫(kù) 并保證其完整性和互操作性 便于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控 診斷和維護(hù)功能 2 控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)的集成 41 控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)的集成可以通過(guò)以下幾種方式 1 在控制網(wǎng)絡(luò)和信息網(wǎng)絡(luò)之間加入轉(zhuǎn)換接口這種方式通過(guò)硬件來(lái)實(shí)現(xiàn) 即在底層網(wǎng)段與中間監(jiān)控層之間加入中繼器 網(wǎng)橋 路由器等專門的硬件設(shè)備 使控制網(wǎng)絡(luò)作為信息網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展與之緊密集成 硬件設(shè)備可以是一臺(tái)專門的計(jì)算機(jī) 依靠其中運(yùn)行的軟件完成數(shù)據(jù)包的識(shí)別 解釋和轉(zhuǎn)換 對(duì)于多網(wǎng)段的應(yīng)用 它還可以在不同網(wǎng)段之間存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包 起到網(wǎng)橋的作用 硬件設(shè)備還可以是一塊智能接口網(wǎng)板 完成現(xiàn)場(chǎng)總線智能設(shè)備與監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通