工業(yè)以太網(wǎng)在新華過(guò)程控制系統中的應用

隨著(zhù)工業(yè)自動(dòng)化過(guò)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(dòng)化過(guò)程控制系統的可靠性、復雜性、功能的完善性、系統的可維護性、人機界面的友好性、數據的可分析可管理性等各個(gè)方面都提出了愈來(lái)愈高的要求，新華集團根據多年來(lái)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(dòng)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)、嵌入式系統技術(shù)、現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)、組態(tài)軟件技術(shù)、數據庫技術(shù)、多媒體技術(shù)，全面提升分散控制系統的技術(shù)水平，不斷豐富系統所涵蓋的內容，推出了基于網(wǎng)絡(luò )的新一代自動(dòng)化控制系統TISNet系列 。

TISNet控制系統主要用于石油、化工、冶金、造紙、水泥、污水處理等市政環(huán)保工程中的數據傳輸、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控。

TISNet控制系統最為主要的特點(diǎn)是其控制層為DCS，現場(chǎng)層為PLC，具有分散控制系統DCS的優(yōu)點(diǎn)和可編程控制PLC的分散性和靈活性。DCS系統的主要特點(diǎn)：功能全；可靠性高；系統開(kāi)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(zhuān)業(yè)性、人機對話(huà)功能強；管理能力強。PLC系統的主要特點(diǎn)：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(jiǎn)便。PLC系統能很好地完成工業(yè)實(shí)時(shí)順序控制、條件控制、計數控制、步進(jìn)控制等功能；能夠完成模數轉換、數據處理、通訊聯(lián)網(wǎng)、實(shí)時(shí)監控等基本功能。TISNet控制系統融合了以上兩個(gè)系統的所有優(yōu)點(diǎn)。

TISNet-P600系統主要用于IO總點(diǎn)數在1000點(diǎn)以上、5000點(diǎn)以下的冗余控制系統。TISNet-P600系列控制系統的硬件是基于新華數碼控制系統的冗余控制單元（XCU）＋模塊化的可編程I/O設備；軟件是新華TISNet-P軟件包，集成了組態(tài)軟件、編程軟件、內嵌專(zhuān)業(yè)化的控制算法、設備驅動(dòng)、人機接口、以及必要的調試環(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設備。優(yōu)點(diǎn)是集成、開(kāi)放、靈活、實(shí)用；應用于中大型控制工程項目自動(dòng)化應用場(chǎng)合，尤其是在過(guò)程處理及工業(yè)制造工程中的應用。

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

掃描執行周期可達0.25us，網(wǎng)絡(luò )數據刷新周期可達0.1s

提供了大容量可擴展的存儲空間，便于用戶(hù)應用程序的擴展

高度的可靠性、穩定性 、實(shí)時(shí)性

集中的，可視化圖形組態(tài)方式

符合IEC 61131－3標準的應用指令和控制算法

開(kāi)放的結構，可以同管理級進(jìn)行通訊

可靠的在線(xiàn)編程、友好的人機界面、方便的在線(xiàn)參數修改能力

具備極強的數據處理能力。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

具備遠程I/O功能，可大量節省配線(xiàn)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(gè)10Mbps的雙網(wǎng)口，裝載Windows CE.NET嵌入式操作系統，運行OnXDC算法與設備控制程序?？扇哂嗯渲?。每一對冗余的XCU最多可以帶4個(gè)I/O控制站，每一個(gè)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(xiàn)插槽，每個(gè)CPU總線(xiàn)插槽可以安裝6塊IO模件并且最多可以連接3個(gè)擴展I/O總線(xiàn)插槽，.每個(gè)擴展I/O總線(xiàn)插槽最多可以插8塊I/O模件，這樣每個(gè)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)品規格如下：

符合標準：IEEE802.3 10BASE-T，IEEE802.3 100BASE-TX

協(xié)議：CSMA/CD

拓撲結構：星型/樹(shù)型

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

網(wǎng)絡(luò )類(lèi)型：10BASE-T 3類(lèi)或5類(lèi)UTP雙絞線(xiàn) 100BASE-TX 5類(lèi)UTP雙絞線(xiàn)

LED指示燈：電源指示燈，5個(gè)端口的10M或100M指示燈

MAC地址：2K（5口）

交換緩沖區：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系統設計有兩層網(wǎng)絡(luò )，即實(shí)時(shí)數據網(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(shí)時(shí)數據傳輸的確定性TISNet-P600系統配置A、B、C等3條網(wǎng)絡(luò )：A、B網(wǎng)冗余配置，傳輸實(shí)時(shí)數據；C網(wǎng)配置在HMI站之間，傳輸文件。將傳輸實(shí)時(shí)數據和傳輸文件用的網(wǎng)絡(luò )完全分開(kāi)。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(guò)授權升級成為工程師站。冗余系統均配備兩塊工業(yè)以太網(wǎng)卡用于實(shí)時(shí)數據網(wǎng)，使用非實(shí)時(shí)數據網(wǎng)時(shí)還需再配一塊網(wǎng)卡。HMI站的網(wǎng)卡IP地址可參考windows操作系統中關(guān)于網(wǎng)絡(luò )方面的安裝配置說(shuō)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的節點(diǎn)號。

由于TISNet-P600的通訊網(wǎng)絡(luò )采用了主流商用硬件構成的高速、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(diǎn)：

其基于國際標準的開(kāi)放式通訊網(wǎng)絡(luò )，兼容IEEE802.3和TCP/IP協(xié)議，標準網(wǎng)絡(luò )結構確保了系統的擴展和升級能力。所有站點(diǎn)均直接與實(shí)時(shí)通訊網(wǎng)絡(luò )相連，沒(méi)有通訊網(wǎng)關(guān)，所有HMI、XCU均直接連在冗余的雙網(wǎng)上，數據鏈路安全、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系統減少了協(xié)議轉換的環(huán)節，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(wàn)四千點(diǎn)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(shí)時(shí)通訊功能，采用標準工業(yè)以太網(wǎng)雙絞線(xiàn)或同軸電纜或光纜連接，最大節點(diǎn)數可達250個(gè)。采用物理、邏輯雙重化冗余 ，可采用星形或總線(xiàn)型或者虛擬環(huán)形的網(wǎng)絡(luò )拓撲結構。 雙絞線(xiàn)傳輸器相關(guān)文章:雙絞線(xiàn)傳輸器原理