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    以太網在工業控制領域中的應用狀況

    一般來講,工業以太網是專門為工業應用環境設計的標準以太網。工業以太網在技術上與商用以太網(即IEEE802.3標準)兼容,工業以太網和標準以太網的異同可以比之與工業控制計算機和商用計算機的異同。以太網要滿足工業現場的需要,需達到以下幾個方面的要求。

    (1)適應性,包括機械特性(耐振動、耐沖擊)、環境特性(工作溫度要求為-40~+85℃,并耐腐蝕、防塵、防水)、電磁環境適應性或電磁兼容性EMC應符合EN50081-2、EN50082-2標準。

    (2)可靠性,由于工業控制現場環境惡劣,對工業以太網產品的可靠性也提出了更高的要求。

    (3)本質安全與安全防爆技術,對應用于存在易燃、易爆與有毒等氣體的工業現場的智能裝備以及通信設備,都必須采取一定的防爆措施來保證工業現場的安全生產?,F場設備的防爆技術包括隔爆型(如增安、氣密、澆封等)和本質安全型兩類。與隔爆型技術相比,本質安全技術采取抑制點火源能量作為防爆手段,可以帶來以下技術和經濟上的優點:結構簡單、體積小、重量輕、造價低;可在帶電情況下進行維護和更換;安全可靠性高;適用范圍廣。實現本質安全的關鍵技術為低功耗技術和本安防爆技術。

    由于目前以太網收發器本身的功耗都比較大,一般都在六七十mA(5V工作電源),因此低功耗的現場設備(如工業現場以太網交換機、傳輸媒體以及基于以太網的變送器和執行機構等)設計難以實現。因此,在目前的技術條件下,對以太網系統采用隔爆防爆的措施比較可行。另一方面,對于沒有嚴格的本安要求的非危險場合,則可以不考慮復雜的防爆措施。

    (4)安裝方便,適應工業環境的安裝要求,如采用DIN導軌安裝。

    由于以太網無可爭議的優勢,將以太網應用于工業自動化領域正成為人們關注的熱點。介紹了企業信息化系統的分層結構,分析了以太網用于工業領域要解決的一些問題,展示了以太網工業應用現狀,并展望其發展前景。

    在工業生產中,隨著生產規模的擴大和復雜程度的提高,實際應用對控制系統的要求越來越高。在20世紀50~60年代,以模擬信號為主的電子裝置和自動化儀表組成的監控系統取代傳統的機電控制系統。隨后是在70~80年代,集散控制系統DCS(DistributedControlSystem)的出現,把大量分散的單回路測控系統通過計算機進行集中統一管理,用各種I/O功能模塊代替控制室儀表,利用計算機實現回路調節、工況聯鎖、參數顯示、數據存儲等多種功能,從而實現了工業控制技術的飛躍。

    DCS一般由操作站級、過程控制級和現場儀表三級組成,其特點是“集中管理,分散控制”,基本控制功能在過程控制級中,工作站級的主要作用是監督管理。分散控制使得系統由于某個局部的不可靠而造成對整個系統的損害降到較低的程度,且各種軟硬件技術不斷走向成熟,極大地提高了整個系統的可靠性,因而迅速成為工業自動控制系統的主流。但DCS的結構是多級主從關系,底層相互間進行信息傳遞必須經過主機,從而造成主機負荷過重,效率低下,并且主機一旦發生故障,整個系統就會“癱瘓”。而且DCS是一種數字—模擬混合系統,現場儀表仍然使用傳統的4~20mA模擬信號,工程與管理成本高,柔性差。

    進入90年代,具有數字化的通信方式、全分散的系統結構、開放的互聯網絡、多種傳輸媒介和拓撲結構、高度的環境適應性等特點的現場總線(Fieldbus)技術迅速崛起并趨向成熟,控制功能全面轉入現場智能儀表,而在此基礎上形成的新的現場總線控制系統FCS(FieldbusControlSystem)綜合了數字通信技術、計算機技術、自動控制技術、網絡技術和智能儀表等多種技術手段,從根本上突破了傳統的“點對點”式的模擬信號或數字—模擬信號控制的局限性,構成一種全分散、全數字化、智能化、雙向、互連、多變量、多接點的通信與控制系統。

     

    來源:大比特商務網

    2020年2月25日 11:14
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