分散控制系统课设工业以太网解决的关键问题[技术]分析.docVIP

科技学院 课程设计(综合实验)报告 （2012 -- 2013 年度第 1 学期） 名 称：分散控制系统与现场总线技术 题 目：工业以太网解决的关键问题（技术） 《分散控制系统与现场总线技术》课程设计 任 务 书 一、目的与要求 1．通过本课程设计教学环节，使学生加深对所学课程内容的理解和掌握； 2．结合工程问题，培养提高学生查阅文献、相关资料以及组织素材的能力； 3．培养锻炼学生结合工程问题独立分析思考和解决问题的能力； 4．要求学生能够运用所学课程的基本理论和设计方法，根据工程问题和实际应用方案的要求，进行方案的总体设计和分析评估； 5．报告原则上要求依据相应工程技术规范进行设计、制图、分析和撰写等。 二、主要内容 1．每个学生依据个人情况选择课程设计题目； 2．分散控制系统抗干扰技术与安全可靠性措施综述； 3．分散控制系统工程应用方案设计分析； 4．现场总线技术发展应用综述； 5．基于现场总线技术的工程应用方案设计分析； 6．分散控制系统差错、容错控制技术设计分析； 7．工程师站、操作员站功能应用综述； 8．现场控制站工程应用控制方案设计分析； 8．SOE、事故追忆技术分析综述； 9．分散控制系统接地系统设计与可靠性分析； 10分散控制系统电源安全供电系统配置方案综述。 序号 设计内容 完成时间 备注 1 选择课程设计题目，查阅相关文献资料 1月日 2 文献资料的学习根据所选题目进行方案设计 1月日 3 与指导教师讨论设计内容、修改设计方案 1月日 4 撰写课程设计报告 1月日 5 课程设计答辩 1月日 STP）、非屏蔽双绞线（UTP）、多模或单模光缆。10Mbps的速率对双绞线没有过高的要求，而在100Mbps速率下，推荐使用五类或超五类线。光纤链接时需要一对，常用的多模光纤波长为62.5/125μm或50/125μm。与多模光纤的内芯相比，单模光纤的内芯很细，只有10μm左右。通常，10Mbps使用多模光纤，100Mbps下，单模、多模光纤都适用。 2.3 工业以太网协议 由于商用计算机普遍采用的应用层协议不能适应工业过程控制领域现场设备之间的以太网要求，所以必须在以太网和TCP/IP协议的基础上，建立完整有效的通信服务模型，制定有效的以太网服务机制，协调好工业现场控制系统中实时与非实时信息的传输，形成被广泛接受的应用层协议，也就是所谓的工业以太网协议。目前已经制定的工业以太网协议有MODBUS/TCP、ProfiNet、Ethernet/IP、HSE等。 　(1) 法国施奈德公司推出透明工厂的战略使其成为工业以太网应用的坚决倡导者，该公司于1999年公布了MODBUS/TCP协议。MODBUS/TCP协议以一种非常简单的方式将MODBUS帧嵌入TCP帧中。这是一种面向连接的方式，每一个呼叫都要求一个应答。这种呼叫/应答的机制与MODBUS的主从机制相互配合，使交换式以太网具有很高的确定性。利用TCP/IP协议，通过网页的形式可以使用户界面更加友好，并且利用网络浏览器就可以查看企业网内部的设备运行情况。施奈德公司已经为MODBUS注册了502端口，这样就可以将实时数据嵌入到网页中，通过在设备中嵌入Web服务器，就可以将Web浏览器作为设备的操作终端。 　(2) 德国西门子公司于2001年发布其工业Ethernet的规范，称为ProfiNet。该规范主要包括三方面的内容: 　　●基于组件的对象模型(COM)的分布式自动化系统; 　　●规定了ProfiNet现场总线和标准以太网之间开放透明通信; 　　●提供了一个独立于制造商，包括设备层和系统层的模型。ProfiNet的基础是组件技术，在ProfiNet中，每一个设备都被看成是一个具有COM接口的自动化设备，同类设备都具有相同的COM接口。在系统中可以通过调用COM接口来调用设备功能。组件对象模型使不同制造商遵循同一个原则创建的组件之间可以混合使用，简化了编程。每一个智能设备都有一个标准组件，智能设备的功能通过对组件进行特定的编程来实现。同类设备具有相同的内置组件，对外提供相同的COM接口。为不同设备的厂家之间提供了良好的互换性和互操作性。 　(3) 美国罗克韦尔公司于2000年分布工业Ethernet规范，称为Ethernet/IP。Ethernet/IP是一种工业网络标准，它很好地采用了当前应用广泛的以太网通信芯片以及物理媒体。IP代表Industrial Protocol, 以此来与普通的以太网进行区别。它是将传统的以太网应用于工业现场层的一种有效方法，允许工业现场设备交换实时性强的数据。Ethernet/IP模型由IEEE802.3标准的物理层和数据链路层、以太网TCP/IP协议和控制与信息协议CI