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工業控制網絡典型通信解決方案

Name: 工業控制網絡典型通信解決方案
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產品簡介

一、工業控制網絡通信技術的發展趨勢　　工業控制經歷了早期單一設備簡單的I/O，后來增加模擬量的采集和邏輯控制功能，接著20世紀80年代中期產生的現場總線，將智能現場設備和自動化系統以全數字式、雙向傳輸、多分支結構的通信控制網絡連接，使工業控制系統向分散化、網絡化和智能化發展成為可能，使工業控制系統的體系結構和功能結構產生重大變革

詳細介紹

一、工業控制網絡通信技術的發展趨勢

　　工業控制經歷了早期單一設備簡單的I/O，后來增加模擬量的采集和邏輯控制功能，接著20世紀80年代中期產生的現場總線，將智能現場設備和自動化系統以全數字式、雙向傳輸、多分支結構的通信控制網絡連接，使工業控制系統向分散化、網絡化和智能化發展成為可能，使工業控制系統的體系結構和功能結構產生重大變革。

標準化、開放性是控制系統通信網絡的發展趨勢！

　　現場總線國際標準IEC61158經過十多年的爭論和斗爭后，放棄了其制定單一現場總線標準的初衷，最終發布了包括十余種總線的國際標準，如PROFIBUS、ControllerLink、FF、WorldFIP、Interbus、DeviceNet等。這說明各大總線各具特點、不可互相替代的局面得到世界工控界的認可。

　　與之相對應，傳統意義上的以太網優點在于已有巨大的網絡基礎和長期的經驗知識，同時以太網具有性價比較高、初始成本和運營成本均較低、擴展性好、容易安裝開通以及高可靠性等特點。

　　特別是近些年以太網技術已有重要變化和突破（*的LAN交換，星形、環形乃至混合網絡布線,大容量MAC地址存儲等），與傳統的以太網相比，其面貌已大為改觀，從共享媒質轉向了樞紐或星型結構并采用LAN交換后，實現了計算機間的信息隔離。更重要的是使以太網從此轉向全雙工傳輸,消除了鏈路帶寬的競爭和潛在的碰撞機會。加上以太網通信速率的大幅提高，大大消除了以太網通信的不確定性，提高了以太網通信的實時性和QoS。特別是實時工業以太網的出現，進一步保證了網絡的傳輸性能。由于采用專用的無碰撞全雙工光纖連接,還可以使以太網的傳輸距離大為擴展。同時工業自動化系統向分布式、智能化的實時控制方面發展，使通信成為關鍵，用戶對統一的通信協議和網絡的要求日益迫切。

　　長期以來，由于現場總線爭論不休，互通與互操作問題很難解決，于是現場總線開始轉向以太網！這得益于近些年，隨著工業以太網的快速發展和關鍵技術的突破，使得工業自動化領域控制級以上的通信網絡正在統一到工業以太網，并正在向下逐漸延伸。在工業控制領域，出現了現場總線在轉向工業以太網的同時，又將現場總線之爭讓路給工業以太網的局面。

企業網絡層次

　　從上述企業網絡層次可以看出，通過現場層和過程控制層的工業以太網，可以與管理層和企業信息層的辦公以太網無縫連接，從而大大簡化了整個網絡構建，真正實現了企業的信息共享！當然出于網絡及信息安全的考慮，可以通過VLAN劃分，地址綁定，用戶訪問安全控制，數據加密，甚至增加防火墻等方法來保障。

　　現場總線與工業以太網絡技術是現代自動控制技術和信息網絡技術相結合的產物，是下一代自動化設備的標志性技術，是改造傳統工業的有力工具，同時也是信息化帶動工業化的重點方向!

二、典型通信解決方案

　　工業控制網絡，特別是現場層及過程控制層通訊的實現方式，根據應用領域及實際條件的不同，會有較大差別。首先是多種現場總線的應用，其次是不同傳輸方式的實現。對于后者，目前合理的方式是以光纖通信為主，特殊情況下輔以無線、雙絞線等形式。

　　北京歐邁特數字公司秉承20余年的通信產品設計、制造經驗，在充分了解許多工業場合的應用需求后，將精辟的通信理念注入到有著特殊要求的工業自動化通信產品中，使其能夠真正經受各種惡劣工業環境考驗的同時，具有更好的通信性能和更符合實際需要。公司一直專注于工業級數據通信產品的研發、生產和銷售服務，提供多系列主要基于光纖傳輸的特色產品，下面推薦三種代表性解決方案：

1．異步串口總線方案

　　適用于對環境及傳輸系統可靠性要求、多節點、多業務異步串口同時傳輸以及異步串口的遠距離傳輸場合。

　　Omate 2000工業級總線型數據光端機充分利用了光纖傳輸的帶寬優勢，在一個系統中可同時傳輸高達八種異步數據業務，而每種業務基于總線方式通信；同時突破了傳統數據光端機在組網上的不足，的設計理念可保證設備組成各種網絡，級聯更多站點；包括環網在內的多項技術大大提高了數據傳輸的可靠性和靈活性；加上良好的電源和接口保護等措施，確保設備在極其惡劣的工業環境下的可靠應用。

　　系統提供八個獨立的總線式邏輯通道，可分別傳輸不同業務。每個站點最多提供8路總線式異步數據接口（RS232/485/422，自適應速率高達115.2Kbps），并支持從站數據與系統邏輯通道的任意交叉配置，極大方便了現場應用，如上圖。

極快速的環網保護機理，ms級系統倒換時間，確保的故障恢復能力。
功耗極低。的基于IP統一網管系統，提供傳輸系統多點故障時的網管保障！
隨著網絡規模的不斷擴大，為提高系統傳輸的可靠性，特設計了多達四個備用主站。當主站或傳輸發生故障后，備用主站無法連接到主站時，備用主站會自動升級。

2．常用工業以太網方案
　　適用于對環境及傳輸系統可靠性要求、多節點以太網業務接入以及以太網業務的遠距離傳輸場合。
　　Omate 6000工業以太網交換機按工業級應用設計；具有完備的以太網交換性能；支持直流雙電源冗余；組網靈活，機構多樣；自主知識產權的OE-RingTM以太網環網冗余機理，30ms極快速系統自愈，極大滿足了工業級應用對可靠性和實時性的要求！功能*而友好的網管系統，支持基于SNMP，Web，telnet和Console等方式的管理等，已經廣泛應用到電力、交通、電信、、石油石化、銀行、煤炭、水利、鐵路、冶金、、等行業，深受用戶的信賴和推崇，成為民族品牌的旗幟！
　　對于上層網絡或需要更高帶寬的，比如大量視頻傳輸，可采用Omate 9000系列的1000M工業以太網交換機。

3．歐邁特新型工業以太網方案
適用于對環境及傳輸系統可靠性要求，特別是既有以太網又有總線式異步串口等多業務接入的情形，以及其遠距離傳輸的場合。
Omate 8000帶總線串口工業以太網交換機采用工業級設計，基于125M光纖傳輸，擁有業界的30ms極快速環網冗余倒換和冗余環帶光分支，同時提供以太網、多總線式異步串口和語音接入等性，加上完備的以太網交換性能和*的網管功能，確保在各種惡劣工業環境下長期穩定、可靠、安全使用！深受業界青睞，成為新型工業以太網的旗幟！

主要應用特色如下：
1）100M工業以太網智能存儲轉發，線速無阻塞數據交換通道，完備的以太網交換性能，極快速環網冗余倒換，確保了用戶對工業以太網傳輸的高要求。
2）同時提供多個獨立的總線式異步串口邏輯通道，可分別傳輸不同業務。支持每個節點多路RS232/485/422同時接入，速率自適應。
3）以太網數據和異步串口數據隔離，進一步確保異步數據的安全性、可靠性和實時性。
二種獨立的數據通道，確保二者數據間互不干擾；
用戶可根據數據業務需要，選取合適的通道。比如對帶寬要求高的可走以太網，對實時性和安全性要求高的，可選擇串口總線方式。也可選以太網構建辦公網，異步串口通道構建控制網等；
根據需要，二種通道可互為主備用，進一步提高傳輸系統的可靠性。
4）系統支持雙向語音功能，便于現場維護管理及電話、廣播等擴展功能。
該功能極大方便了現場工程師的系統開通及維護。特別是在電力配網的柱上FTU、DTU等終端，以及交通隧道內等情況下，其意義更加重大！
5）30ms極快速環網冗余倒換，有效保證了網絡故障時業務的迅速恢復。
6）支持雙電源冗余設計，有效提高設備的可靠性。
歐邁特公司的工業以太網交換機采用雙電源冗余設計，當一組電源出現故障時，設備自動切換到備份電源，確保系統的可靠性。
7）支持多個獨立系統的統一網絡配置管理。
在滿足SNMP，Web，telnet等方式管理的同時，歐邁特公司的通過控制臺端口（Console）支持多個獨立Omate 8000系統的統一網絡配置管理。
8）支持網絡的視頻傳輸。

典型應用如下圖：