工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)在工廠環(huán)境中使用需要注意哪些問題?
瀏覽次數(shù):發(fā)布時(shí)間:2020-01-06
工業(yè)交換機(jī)也稱作工業(yè)
以太網(wǎng)交換機(jī),即應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域的以太網(wǎng)交換機(jī)設(shè)備,由于采用的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn),其開放性好、應(yīng)用廣泛以及價(jià)格低廉、使用的是透明而統(tǒng)一的TCP/IP協(xié)議,以太網(wǎng)已經(jīng)成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主要通信標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)楣S的環(huán)境一般較為惡劣,在工廠使用工業(yè)交換機(jī),必須了解工業(yè)交換機(jī)的使用注意事項(xiàng)。那么工業(yè)交換機(jī)在工廠中使用需要注意什么呢?接下來就由
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1、以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)布局
辦公室的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳季植⒉贿m用于工廠生產(chǎn)層,那里采用的是工廠/機(jī)器的以太網(wǎng)拓?fù)洳季帧^k公室以太網(wǎng)的基礎(chǔ)架構(gòu)通常是由商業(yè)級的產(chǎn)品構(gòu)建,它們在恒溫的環(huán)境和星型拓?fù)錁?gòu)建的交換網(wǎng)絡(luò)中可以很好地發(fā)揮作用;而與此不同,工業(yè)以太網(wǎng)架構(gòu)常常要面對多變的意外情況,因此需要具有一些額外的功能,例如高速冗余等。工業(yè)以太網(wǎng)會采用多種不同的拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)布局方式(星型、環(huán)型、樹型、線型),并使用屏蔽電纜、金屬接頭,具有更高的耐熱耐震性能。此外,工業(yè)交換機(jī)一般由相應(yīng)的自控系統(tǒng)集成商負(fù)責(zé)配置和維護(hù)。
2、以太網(wǎng)通信協(xié)議
對控制系統(tǒng)集成商來說,最要緊的是要認(rèn)識到以太網(wǎng)只是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),要使它能夠在自控設(shè)備間實(shí)現(xiàn)通信,所以你需要一個(gè)工業(yè)級的通信協(xié)議。IEEE802.3以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)定義了接線方式、數(shù)據(jù)讀寫規(guī)則和以太網(wǎng)架構(gòu)的結(jié)構(gòu)。雖然使用這個(gè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的不同設(shè)備可以在同一網(wǎng)段里實(shí)現(xiàn)通信,但前提條件是它們必須采用相同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,或者說“通信語言”。Profinet是一個(gè)專為工業(yè)應(yīng)用設(shè)計(jì)的通信協(xié)議,它為分布式I/O、機(jī)器與機(jī)器間的連通性、機(jī)器的安全性以及動作控制提供了相應(yīng)的功能。
3、以太網(wǎng)的處理能力
這不是單純地由網(wǎng)絡(luò)速度的快慢決定的,而是如何快速精確地將數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿撊サ牡胤?。網(wǎng)絡(luò)的處理能力毫無疑問是最關(guān)鍵的因素之一,它的衡量標(biāo)準(zhǔn)是單位時(shí)間內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸量。而唯一能改進(jìn)這一性能的方法就是減少通信堆棧中循環(huán)周期的次數(shù)。Profinet通信堆棧中的循環(huán)周期次數(shù)比一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)TCP/UDP工具要少十幾倍。這是由于,Profinet為一些對時(shí)間有苛刻要求的重要工作專門設(shè)置了一個(gè)以太網(wǎng)實(shí)時(shí)通道,而與此同時(shí),它的配置、診斷、路由以及“大容量數(shù)據(jù)傳輸”的通信都通過標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP通道完成。
4、以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)配置
網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置簡單是一方面,但更重要的是,實(shí)現(xiàn)通信的編程工作絕對不能太復(fù)雜。Profinet能夠通過配置而不是編程,來實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的通信。通過一種對象呼應(yīng)的配置設(shè)備之間內(nèi)部通信的方法,而不是傳統(tǒng)的編程調(diào)試的方法,系統(tǒng)集成商和最終用戶能夠節(jié)約至少25%的建設(shè)以及調(diào)試試車的時(shí)間。
5、先期計(jì)劃
僅考慮眼前的應(yīng)用是不夠的,當(dāng)前的以太網(wǎng)必須能滿足將來所有可能的應(yīng)用需要。Profinet使用戶能按照自己的步調(diào),只采用單一的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò),就能實(shí)現(xiàn)一個(gè)高度集成的、適用于不同控制功能(如點(diǎn)對點(diǎn)通信、分布式I/O、機(jī)器安全性、動作控制以及數(shù)據(jù)采集)的自控系統(tǒng)。它同樣也為今后可能的擴(kuò)展進(jìn)行了準(zhǔn)備。
6、舊系統(tǒng)改造
工業(yè)以太網(wǎng)的要素并不僅僅局限于以太網(wǎng)本身,如何與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)和不同供應(yīng)商提供的機(jī)器集成并正常工作,是必須要考慮的問題之一。既然Profinet使用的是標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)交換機(jī),并采用TCP/IP的協(xié)議組件,那么基于Profinet的系統(tǒng)應(yīng)該能適用整個(gè)自控網(wǎng)絡(luò),而不需要另外增加高端工業(yè)交換機(jī)或者特殊的功能,例如IGMPsnooping和VLAN。Profinet同時(shí)也提供了將不同供應(yīng)商的產(chǎn)品接入同一網(wǎng)絡(luò)的解決辦法。通過XML,它將每個(gè)機(jī)器作為一個(gè)部件來處理,相對獨(dú)立于內(nèi)部核心的控制系統(tǒng),這就是以部件為控制單位的自動化概念。
7、費(fèi)用
對工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)來說,最重要的費(fèi)用支出并不是構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)的組件,而是設(shè)計(jì)、安裝和維護(hù)的部分。Profinet和其他類似的工業(yè)以太網(wǎng)構(gòu)架采用IT技術(shù)的成果,例如OPC和SNMP,來監(jiān)視和顯示網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)。此外,它的診斷功能能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)直接在包括plc和SCADA系統(tǒng)在內(nèi)的自控系統(tǒng)上反映出來。這樣組態(tài)設(shè)置和故障查找都可以在中央控制室內(nèi)完成,大大簡化了操作。
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光端機(jī)、工業(yè)級
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