工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)論文

工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)論文

　　隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，企業(yè)可以通過網(wǎng)上瀏覽，即可跨越諸多設(shè)備和系統(tǒng)在硬件和軟件之間進(jìn)行連接。下面小編給大家分享一些工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)論文，大家快來跟小編一起欣賞吧。

　　工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)論文篇一

　　網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)的影響

　　摘 要：網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，為工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持，也提出了新挑戰(zhàn)，帶來了新機(jī)遇。工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)對工業(yè)生產(chǎn)的安全保障起著至關(guān)重要的作用，本文通過對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，以探討網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對工業(yè)監(jiān)控的影響。

　　關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)技術(shù);工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng);影響

　　工業(yè)生產(chǎn)中有很多重要的設(shè)備，基于對這些設(shè)備的安全性考慮，需要對設(shè)備進(jìn)行檢測，因此，工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)對工業(yè)生產(chǎn)的安全保障起著重要的作用。目前，工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)過近30年的發(fā)展，從模擬信號傳輸?shù)目刂葡到y(tǒng)DCS到數(shù)字化、智能化、全分散的現(xiàn)場總線系統(tǒng)，讓工業(yè)自動化進(jìn)行了一場深層次的改革。在改革的過程中，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對工業(yè)監(jiān)控起著重要的作用。

　　一、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用下工業(yè)監(jiān)控面臨的問題

　　隨著Internet等信息技術(shù)的飛速發(fā)展，企業(yè)可以通過網(wǎng)上瀏覽，即可跨越諸多設(shè)備和系統(tǒng)在硬件和軟件之間進(jìn)行連接?？蛻魴C(jī)只需要通過瀏覽器提供信息，連上Internet并有權(quán)訪問Web服務(wù)器，便可查閱現(xiàn)場有關(guān)生產(chǎn)信息，給維護(hù)和管理工作帶來很大的方便。但與此同時，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也使工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)臨很多新的問題。

　　1安全性問題

　　傳統(tǒng)的自動化監(jiān)控系統(tǒng)一般都是采用單片機(jī)采集數(shù)據(jù)后將數(shù)據(jù)傳送給計算機(jī)或者利用智能模塊直接與計算機(jī)進(jìn)行通信。這種系統(tǒng)存在著通信速度慢、安全性差等問題。雖然tcp協(xié)議已成為工業(yè)自動化網(wǎng)路時代的標(biāo)準(zhǔn)，但是tcp協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中也存在著不安全的因素，這些不安全的因素將會直接導(dǎo)致企業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)的癱瘓。①

　　2傳輸速度與準(zhǔn)確性問題

　　工業(yè)以太網(wǎng)是將以太網(wǎng)應(yīng)用于工業(yè)控制和管理的局域網(wǎng)技術(shù)。以太網(wǎng)(Ethernet)也由于其成本低、穩(wěn)定、可靠及共享資源豐富，是目前應(yīng)用最廣泛的通信網(wǎng)絡(luò)，同時也廣泛的應(yīng)用到工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中。以太網(wǎng)在媒體訪問控制(MAC)中，采用帶沖突檢測的載波偵聽多路訪問(CSMA/CD)機(jī)制，各個節(jié)點(diǎn)采用二進(jìn)制指數(shù)后退算法(BEB)處理沖突，每次等待重發(fā)的時間不確定，因此具有通信延遲不確定的缺陷。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，企業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)模和性能的提高，使數(shù)據(jù)傳播的實時性以及準(zhǔn)確性需求更高。

　　二 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　針對上訴提示新情況和新問題，筆者以以下幾個例子來分析網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，并具體分析工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)所面臨的新機(jī)遇和新挑戰(zhàn)。

　　1 以太網(wǎng)技術(shù)進(jìn)入控制層和設(shè)備層

　　傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)在信息層大都采用以太網(wǎng)， 而在控制層和設(shè)備層則采用不同的現(xiàn)場總線或其他專用網(wǎng)絡(luò)。首先，以太網(wǎng)和 TCP/IP 原本不是面向控制領(lǐng)域的， 在體系結(jié)構(gòu)、協(xié)議規(guī)則、物理介質(zhì)、數(shù)據(jù)、軟件、適用環(huán)境等諸多方面與成熟的自動化解決方案(如 PLC、DCS、FCS)相比有很大差異。并且傳統(tǒng)以太網(wǎng)采用總線式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和 CSMA/CD 在實時性要求較高的場合下， 重要數(shù)據(jù)的傳輸過程會產(chǎn)生傳輸延滯， 這個現(xiàn)象被稱為以太網(wǎng)的不確定性，其次，以太網(wǎng)所用的接插件、集線器、交換機(jī)和傳輸介質(zhì)等設(shè)備不能滿足工業(yè)現(xiàn)場惡劣環(huán)境的要求。再次，以太網(wǎng)還不具備通過信號線向現(xiàn)場儀表供電的性能。②

　　隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展， 上述問題正在迅速得到解決，首先，以太網(wǎng)的通信速率一再提高，同樣的通信量，通信速率的提高意味著網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷的減輕， 而減輕網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷則意味著提高了確定性。其次，交換技術(shù)的快速發(fā)展已經(jīng)消除了以太網(wǎng)應(yīng)用于控制領(lǐng)域的障礙。交換式以太網(wǎng)技術(shù)使得多個網(wǎng)上設(shè)備之間同時進(jìn)行通信時不會有沖突發(fā)生。

　　2 點(diǎn)對點(diǎn)的高速同步通信成功應(yīng)用于工控機(jī)的實時同步連接

　　網(wǎng)絡(luò)通信應(yīng)用到工業(yè)監(jiān)控中，若由多臺工控機(jī)組成的監(jiān)控系統(tǒng)將會產(chǎn)生多臺機(jī)數(shù)據(jù)交換和綜合的問題，此時的實時性和同步性將會欠缺。工控機(jī)對環(huán)境的適應(yīng)性好，抗干擾能力強(qiáng)，并且采用標(biāo)準(zhǔn)模塊化設(shè)計，便于進(jìn)行功能擴(kuò)展和更新，因此在工業(yè)監(jiān)控領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。對于大型的工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)，其需大量的插件版，而一個機(jī)箱根本無法全部將這些插件版置于一個機(jī)箱中，因此需要多個機(jī)箱。雖然個插件版分散在多個機(jī)箱中，但是他們并不是以機(jī)箱為單位二構(gòu)成獨(dú)立的子系統(tǒng)，仍平行地沖屬于整個監(jiān)控系統(tǒng)中。因此，從這一個角度出發(fā)，機(jī)箱之間的物理界限在邏輯上被看作室不攢在的，系統(tǒng)之間個插件的關(guān)系式緊耦合的，無論他們是否處于同一個機(jī)箱之內(nèi)。③在這種情況下，監(jiān)控系統(tǒng)要求機(jī)箱之間要實時同步交換數(shù)據(jù)和通信的能力，并且對處于不同機(jī)箱內(nèi)的插件版可以尋址的能力。為了解決這個問題，在實踐中有通過利用點(diǎn)對點(diǎn)的高速和內(nèi)存映射方法，實現(xiàn)了機(jī)箱總線的實時同步邏輯擴(kuò)展的實例。

　　目前，插件版分布在多個機(jī)箱之中，為了能夠迅速及時地將各個插件版的數(shù)據(jù)連接起來就需要解決這兩個問題：其一，必須將各機(jī)箱用高速通道連接，其二，必須能在各個機(jī)箱的插件版內(nèi)高效的尋址。通信串行化正好解決了直接利用高速并行總線的缺點(diǎn)，將機(jī)箱互聯(lián)的的方法就是運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)通訊，其具體方案是采用工業(yè)以太網(wǎng)或者新興的總線標(biāo)準(zhǔn)，通過他們提供足夠的通信帶寬，組網(wǎng)靈活方便，并且具備一定的實時數(shù)據(jù)傳輸能力。如工業(yè)以太網(wǎng)采用一種稱作連接裝置的類似帶有開關(guān)的集線器結(jié)構(gòu)，可以解決以太網(wǎng)的時間確定性問題。因此，網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)在工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，可以是在原基礎(chǔ)的技術(shù)之上，提出新的四思路和想法，充分利用現(xiàn)有成熟技術(shù)，實現(xiàn)工控機(jī)箱總線的實時同步邏輯擴(kuò)展。

　　3 opc技術(shù)在工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)用

　　計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大、監(jiān)控設(shè)備日益復(fù)雜、性能要求也不斷提高，而傳統(tǒng)的系統(tǒng)集成技術(shù)很難滿足現(xiàn)在的情況，因此網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，如opc 技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，對工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)提供了技術(shù)支持。應(yīng)用opc 技術(shù)后，針對某種設(shè)備只需要開發(fā)一套遵循破產(chǎn)的規(guī)范服務(wù)器，由該服務(wù)器與硬件進(jìn)行通信以獲得現(xiàn)場數(shù)據(jù)，應(yīng)用程序通過客戶端訪問上述服務(wù)器，進(jìn)而實現(xiàn)和現(xiàn)場設(shè)備的通信。④這就解決了傳動驅(qū)動方式的控制系統(tǒng)存在重復(fù)開發(fā)、協(xié)議不一致、可維護(hù)性差和訪問沖突等缺點(diǎn)。 　　該技術(shù)應(yīng)用于監(jiān)控系統(tǒng)有以下幾個優(yōu)點(diǎn)：首先，破產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用，開發(fā)出一個靈活、即插即用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，使得最終用戶對解決反案擁有很大的尋則余地，同時還大大的減少硬件和軟件供應(yīng)商的開發(fā)和維護(hù)。其次，在實時性方面，相對于傳統(tǒng)的動態(tài)數(shù)據(jù)交換DDE相比，傳送的數(shù)據(jù)量更大、傳輸?shù)乃俾矢?。最后，opc技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)中，其通過一致性的接口方式，可向各層次用戶提供信息，不但提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性，也可降低系統(tǒng)集成的困難和成本。同時，采用opc服務(wù)模式來實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理前置部分的功能，可以有效的解決數(shù)據(jù)處理部分的不規(guī)范、通信協(xié)議轉(zhuǎn)換不靈活以及各種軟件不兼容的問題。

　　三、結(jié)語

　　網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用技術(shù)越來越嫻熟。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展迅速，這對工業(yè)監(jiān)控系既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。面對新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)用，需要考慮到網(wǎng)絡(luò)技術(shù)本身的缺陷以及監(jiān)控系統(tǒng)的整體性和安全性，針對出現(xiàn)的問題進(jìn)行思考和研究。雖然網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在監(jiān)控系統(tǒng)中的運(yùn)用有很多有待思考和研究的問題，但是其已經(jīng)影響工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)的很多方面，可以預(yù)測其在工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)中的前景仍非常廣闊。

　　注釋：

　　①孫大林.蔣大明.Modbus/Tcp的安全性及其在工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]..中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù).2006.04：92-95

　?、邗U吉龍.葉平.工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展.[J].微計算機(jī)信息(測控自動化)[J].2006：21-23

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　　參考文獻(xiàn)：

　　[1] 李剛.王少榮.程時杰. 一種監(jiān)控系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)同步交換到新方法.[J].繼電器.2004.12.：51-55

　　[2] 胡錦麗.基于opc技術(shù)的工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu).[J].機(jī)電術(shù).2006.02：15-17

　　[3] 鮑吉龍.葉平.工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展.[J].微計算機(jī)信息(測控自動化).2006：21-23

　　[4] 孫大林.蔣大明.Modbus/Tcp的安全性及其在工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]..中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù).2006.04：92-95

　　作者簡介：李欣宇(1983年2月-- )，河北人，本科，就職于天津海泰工業(yè)物業(yè)管理有限公司。

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