基于工業(yè)Ethernet的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用及其策略
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2.5網(wǎng)絡(luò)安全性
目前工業(yè)Ethernet已經(jīng)把傳統(tǒng)的3層網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(即信息管理層、過程監(jiān)控層、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層)合成一體，使數(shù)據(jù)的傳輸速率更快、實(shí)時(shí)性更高，同時(shí)它可以接入Internet，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的共享，使工廠高效率地運(yùn)作，但與此同時(shí)也引入了一系列的網(wǎng)絡(luò)安全問題。
對(duì)此，一般可采用網(wǎng)絡(luò)隔離(如網(wǎng)關(guān)隔離)的辦法將內(nèi)部控制網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分開，即交換機(jī)可以依據(jù)系統(tǒng)內(nèi)事先設(shè)定的過濾邏輯，檢查數(shù)據(jù)流中每個(gè)數(shù)據(jù)包的部分內(nèi)容后，根據(jù)數(shù)據(jù)包的源地址、目的地址、所用的TCP端口與TCP鏈路狀態(tài)等因素來確定是否允許數(shù)據(jù)包通過。只有完全滿足包過濾邏輯要求的報(bào)文才能訪問內(nèi)部控制網(wǎng)絡(luò)。
工業(yè)Ethernet有自身的缺陷，我們不能因噎廢食，應(yīng)該采取必要措施，利用其良好的一面，用我們的技術(shù)來彌補(bǔ)其缺憾。
3.基于eAutomation產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用案例
在本案例應(yīng)用中，工業(yè)Ethernet應(yīng)用在Infranet層中，還僅僅只是利用其高速傳輸數(shù)據(jù)的特性來傳遞現(xiàn)場(chǎng)的大量實(shí)時(shí)控制參數(shù)，是控制系統(tǒng)的一個(gè)接點(diǎn)，其雙重作用，既是現(xiàn)地單元的實(shí)時(shí)控制器，同時(shí)也是局域網(wǎng)某一節(jié)點(diǎn)的控制器，它的內(nèi)部和外部的數(shù)據(jù)通信幾乎沒有區(qū)別，即所謂的“網(wǎng)絡(luò)就是控制器”的概念。在控制系統(tǒng)中Ethernet是控制器的一部分并作為連接現(xiàn)場(chǎng)智能控制模塊的控制網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)集線器被集成在每個(gè)控制器中，通過分配空間把內(nèi)部通信從外部通信中分離開來，此集線器技術(shù)和底層協(xié)議的集成確保了Ethernet的確定性和兼容性，幾乎可以排除數(shù)據(jù)通信的碰撞問題，可以把Ethernet系統(tǒng)總線看作是現(xiàn)場(chǎng)總線，它可以連接到每個(gè)獨(dú)立的智能控制模塊，整個(gè)過程和系統(tǒng)被看作成一個(gè)邏輯單元，甚至一個(gè)獨(dú)立的現(xiàn)場(chǎng)控制單元，不需考慮網(wǎng)絡(luò)各層概念，由此就消除了CPU的瓶頸效應(yīng)，所有數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)層中僅表達(dá)一次，網(wǎng)絡(luò)扮演了真正服務(wù)器的角色，這正是工業(yè)Ethernet能成功地被應(yīng)用到實(shí)時(shí)工業(yè)控制環(huán)境的一大理由，它使網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了從現(xiàn)場(chǎng)控制單元到Internet、Intranet，管理層的直接通信。
圖1為某工程研究設(shè)計(jì)院為某產(chǎn)品裝配生產(chǎn)線而設(shè)計(jì)的基于工業(yè)Ethernet的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。各部分模塊功能簡(jiǎn)介：
?通用網(wǎng)絡(luò)控制器UNO－2053：板載低功耗300MHz級(jí)CPU、64MRAM、兩個(gè)10M/100M自適應(yīng)網(wǎng)卡、8路DI/DO、DB-15VGA連接器，可外掛HDD。操作系統(tǒng)可以是嵌入式的WinCE，也可是通用的Windows。
?ADAM5510：ADAM5510是基于PC的可獨(dú)立完成數(shù)據(jù)采集與控制的可編程控制器，系統(tǒng)在惡劣的工業(yè)環(huán)境中可靠運(yùn)行。ADAM5510具備通用編程功能，可用于信號(hào)的程控放大、模擬I/O、數(shù)字I/O及通訊參數(shù)的設(shè)定。內(nèi)置實(shí)時(shí)鐘和看門狗定時(shí)器，可應(yīng)用于系統(tǒng)穩(wěn)定性要求較高的場(chǎng)合。采用的DAS模塊有：
ADAM5017：8路模擬量輸入、16位分辨率；
ADAM5050：7路數(shù)字量輸入（輸入范圍0～30V）、8路數(shù)字量輸出；
ADAM5053：16路數(shù)字量輸入（輸入范圍0～30V）；
整個(gè)系統(tǒng)的特性為：
?所有ADAM5510與UNO通用網(wǎng)絡(luò)控制器采用RS-485進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；使系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D結(jié)構(gòu)清晰，易于維護(hù)；
?條形碼閱讀器通過RS-232C與UNO通用網(wǎng)絡(luò)控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；
?LCD顯示器FPM－3150通過DB-15VGA連接器與UNO通用網(wǎng)絡(luò)控制器進(jìn)行連接；
?所有UNO通用網(wǎng)絡(luò)控制器通過以太網(wǎng)與AWS8248V進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；
?每操作臺(tái)之間的聯(lián)系均通過網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，在每個(gè)操作點(diǎn)上都可以瀏覽整個(gè)生產(chǎn)線上的過程信息，操作方式較之傳統(tǒng)方式更加簡(jiǎn)單可靠。
?由于采用了網(wǎng)絡(luò)及現(xiàn)場(chǎng)總線傳遞過程數(shù)據(jù)，多種信息的交換僅依靠網(wǎng)纜或屏蔽雙絞線即可完成，這樣就大量減少了系統(tǒng)施工時(shí)的布線工作量，也為今后系統(tǒng)的維護(hù)及故障查找提供了方便。
?過程參數(shù)的數(shù)字化傳遞，避免了模擬量傳輸所帶來的漂移、抗干擾等問題，大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
?若今后機(jī)組工藝、設(shè)備發(fā)生變更，只需要在總線上增添或摘除相應(yīng)節(jié)點(diǎn)，并對(duì)軟件作少量修改即可。所以這種柔性的系統(tǒng)連接方式具有一定的適應(yīng)性，可以最大程度地保護(hù)用戶的投資。
4.結(jié)束語
90年代以Internet為代表的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用取得了前所未有的突破和成功,正在逐步地變革著社會(huì)的生產(chǎn)方式和人們的生活方式,測(cè)控技術(shù)也受到了這場(chǎng)技術(shù)革命的深刻影響。工業(yè)Ethernet給控制網(wǎng)賦予了新的特性。以工業(yè)Ethernet為核心的測(cè)控技術(shù)是測(cè)控領(lǐng)域的重要發(fā)展方向，同時(shí)也是蓬勃發(fā)展的ＩＴ技術(shù)對(duì)測(cè)控工程師提出的一個(gè)新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。
參考文獻(xiàn)：
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[5]http://www.industrialethernet.com
評(píng)論