自动化讲义9-现场总线及其控制系统.pptVIP

EPA控制系统模型 分布式控制系统 基于XML 的设备描述 功能模块 EPA 通信实体 基于XML 的设备描述 功能模块 EPA 通信实体 基于XML 的设备描述 功能模块 EPA 通信实体 EPA通信媒体 …… EPA设备1 EPA设备2 EPA设备n EPA通信模型 EPA管理功能块应用进程 功能块 应用进程 非实时应用程序 SNMP 简单 网络 管理 协议 SNTP 简单 网络 时间 协议 DHCP 动态 主机 配置 协议 EPA 管理 服务 EPA 实时应用层 服务 EPA 套接字映射接口 HTTP 协议 FTP 协议 其他 标准 协议 UDP TCP IP IEEE802.3/IEEE802.11/IEEE802.15 EPA 管理 信息 库 谢谢各位！  HTTP:// WWW.EPA.NET.CN 四、以太网与工业控制网络 Ethernet的回顾 Ethernet产生于20世纪七十年代 为微型计算机网络终端通信而设计 采用星型或总线型结构 传输速率当时仅为几M（目前已达1000M甚至更高） 传输介质 屏蔽（非屏蔽）双绞线、光纤、同轴电缆（粗缆、细缆） 只规定了物理层和数据链路层协议 如介质访问控制机制采用CSMA/CD 在一般商业环境下，以太网有以下特点： 总线访问存在随机性：CSMA/CD，负荷大时，网络会因碰撞增加而瘫痪 响应时间无法预知，实时性得不到保证 因此以太网通信存在不确定性 在90年代中期之前，几乎所有的控制系统均不选用以太网，而选用令牌总线或令牌环 通信的“不确定性” 微处理器（单片机）作为工业现场智能仪表的核心部件，在20世纪80年代初时还处于初期发展阶段 功能简单 数字处理能力有限 TCP（UDP）/IP协议比较复杂，早期的单片机处理有困难， 这是以太网不用于控制网络的原因之一 微处理器功能简单  应用不广，软硬件技术资源不足 以太网刚产生时，成本很高 功耗大、环境适应性差 ——因此，与令牌网及其他专用网络比，以太网当时优势不明显，自然不会选择以太网用于现场总线 其它原因 以太网通信特性 以太网通信特性 负荷越小，碰撞越少 负荷在10%左右时， 基本无碰撞 负荷在25%以下时， 以太网的通信响应时间明显短于令牌网 （如 ARCnet） 一般商用环境下的以太网负荷 瞬时流量变化大，无法预测 网络负荷波动大 网络节点越多，碰撞越频繁 因此在商用环境下，无通信响应实时性可言 工业控制网络通信特点 传输的信息量少，信息长度都比较小 周期性信息较多 测量、控制信息 非周期性信息较少 用户操作指令、组态信息、诊断信息等等 报警等突发性事件信息 需要传输的信息少 网络负荷较为平稳 信息流向具有明显的方向性 节点数少 工控网络负荷实测例子 应用实例：6000多个I/O，10M以太网 正常情况下，最大负荷为6.4% 组态信息传输时，最大为7.2% —摘自浙大中控《WebField ECS-100测试报告》 今天的以太网优势 昨天的以太网 今天的以太网 网络拓扑 总线型 星型、总线型 集线器 共享式 交换式 通信速率 几M 10、100、1000M、…… 传输介质 粗同轴电缆 光纤、粗缆、细缆、双绞线 通信方式 半双工 半双工、全双工 芯片成本 高于$1000 十几人民币 芯片应用环境 商业级 工业级芯片已有问世 应用 商业终端 几乎所有领域 软硬件资源 有限 丰富 被认知程度 不熟悉 非常熟悉、几乎无需培训 以太网完全能满足工业控制网络通信实时性要求 以太网具有ARCnet等专用网络所无法比拟的优势： 技术通用，与信息网络IT技术兼容 价格低廉 供应方便 培训、维护简单 与令牌网相比，以太网的优势 已成为控制系统监控网络首选 国内外自上世纪九十代中后期开始已将以太网应用于工业自动化 基于以太网的DCS FUJI的OPEN AX、浙大中控的JX-300X、Fisher-Rosemount的Delta-V等 基于以太网的PLC与远程I/O MODICON、A-B、GE Fanuc 等 基于以太网的现场仪表和仪器 HP、浙大中控、NI等 中高层网络广泛采用以太网 Foundation Fieldbus HSE Ethernet/IP PROFINet MODBUS TCP P-NET on Ethernet Interbus on Ethernet 五、工业以太网与EPA 什么是工业以太网 工业以太网 技术上，工业以太网与商用以太网（即ISO/IEC 8802; IEC 61784-1; IEEE Std 1588:2002; IEEE 802.1DQ标准）标准兼容 应用在工业自动化环境（主要指生产现场环境） 必须满足工业控制网络通信的需求 将以太网