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某鋼廠電氣及自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡設計方案

某鋼廠電氣及自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡設計方案

一、需求分析
本工程采用三級自動化控制系統(tǒng),即基礎自動化級(L1)、過程自動化級(L2)、廠級MES。
1. 基礎自動化級(L1)
主要完成設備的順序控制及連鎖控制,自動位置控制,速度控制,張力控制,帶鋼的溫度、厚度、寬度、板形控制,卷取控制以及加熱爐的熱工參數(shù)控制,回路調(diào)節(jié),故障檢測與報警,各種操作界面和數(shù)據(jù)采集等任務。
2. 過程自動化級(L2)
主要完成板坯/帶鋼初始數(shù)據(jù)處理、材料跟蹤、數(shù)學模型計算及設定、過程數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)通信以及操作指導等任務。
3. 生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)
主要完成全廠物料跟蹤,鋼卷庫管理和控制,磨輥管理,生產(chǎn)計劃的調(diào)整、優(yōu)化和發(fā)行,生產(chǎn)實績數(shù)據(jù)的收集、處理,以及統(tǒng)計分析、履歷、報告等任務。
網(wǎng)絡拓撲結構采用以中心交換機為核心的分區(qū)域冗余環(huán)網(wǎng)結構。主要由操作站、HMI服務器、工程師站、通訊總線、控制器、I/O模件以及現(xiàn)場總線等組成。
系統(tǒng)選用工業(yè)以太網(wǎng)交換機產(chǎn)品,作為實時數(shù)據(jù)的傳輸平臺,構成一個安全、可靠、環(huán)形網(wǎng)絡系統(tǒng)。

二、解決方案
      此方案中A環(huán)網(wǎng)控制網(wǎng)絡(精軋-卷取區(qū)域網(wǎng)絡 )采用11臺TSC Carat55工業(yè)以太網(wǎng)交換機,通過光纖組成環(huán)形網(wǎng)絡,各PLC室以及各操作室分別配置1臺交換機作為支干交換機,采用環(huán)網(wǎng)設計的優(yōu)點在于當網(wǎng)絡中某一個結點發(fā)生故障時,網(wǎng)絡會自動實現(xiàn)拓撲改變切換到總線型,從而保證網(wǎng)絡的持續(xù)性和穩(wěn)定性。TSC Carat55提供兩個光口和6個電口,其中兩個光口以與環(huán)網(wǎng)中別的交換機級聯(lián),6個電口連接下屬設備,當電口不能滿足實際需要的情況下我們采用TSC Carat20A下聯(lián)到TSC Carat55 。B環(huán)網(wǎng)控制網(wǎng)絡(加熱—粗軋區(qū)域網(wǎng)絡 )采用9臺TSC Carat55交換機,通過光纖組成環(huán)形網(wǎng)絡,各PLC室以及各操作室分別配置1臺交換機作為支干交換機,TSC Carat55提供兩個光口和6個電口,其中兩個光口以與環(huán)網(wǎng)中別的交換機級聯(lián),6個電口連接下屬設備,當電口不能滿足實際需要的情況下我們采用TSC Carat20A下聯(lián)到TSC Carat55。L2 計算機室和MES系統(tǒng)均采用兩臺TSC Pt35交換機,其中一臺做備份,當其中一臺發(fā)生故障時會很快切換到另外一臺,采用了核心交換機TSC Pt35 雙機熱備。此結構充分利用了工業(yè)冗余環(huán)網(wǎng)結構的優(yōu)點,當通訊鏈路發(fā)生故障時其網(wǎng)絡傳輸?shù)幕謴蜁r間被控制在300毫秒以內(nèi),而如果用普通民用以太網(wǎng)交換機構造鏈路冗余網(wǎng)絡,其恢復時間長達30秒以上,顯然無法滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟婚g斷需求,這也是TSC工業(yè)以太網(wǎng)交換機與民用以太網(wǎng)交換機相比所具有的一個明顯優(yōu)勢。
        環(huán)型結構在網(wǎng)絡出現(xiàn)故障時仍能自行重構,保證系統(tǒng)安全可靠,同時傳輸光纖具有對電磁和射頻干擾抑制能力,在傳輸過程中不受電磁和射頻噪聲的影響,也不影響其設備。由于光纖傳輸?shù)氖枪庑盘?,兩端的電源相對隔離,所以有效地解決了光纖兩端電源和地線對設備可能造成的嚴重威脅。光纖在通信時光束在纖維內(nèi)部傳輸,不會產(chǎn)生任何形式的輻射,可防止傳輸過程中被分接,也杜絕了輻射波的竊聽,因而是最安全的通信介質。
用TSC Carat55,TSC Pt35和TSC Carat20A系列交換機構建的系統(tǒng)拓撲示意圖如下:




三、方案特點
本方案具有以下幾個特點:
1.鏈路自動冗余備份
交換機自動冗余備份,能自動協(xié)商到達最近節(jié)點的路徑,如果一處線路損壞,網(wǎng)絡拓撲重新配置,達到正常網(wǎng)絡狀態(tài)只需50毫秒。
2.較長的傳輸距離
環(huán)型結構采用光纖介質類型,在傳輸中有低損耗的特性,使得傳輸線路的無中繼傳輸距離變長。
3.具有較大的帶寬
環(huán)網(wǎng)傳輸帶寬為100Mbps,同時采用新的多數(shù)據(jù)處理技術,使得網(wǎng)絡在重負荷情況下,仍能保持很高的帶寬。
4.可靠性高,安全性好
環(huán)型結構在網(wǎng)絡出現(xiàn)故障時仍能自行重構,保證系統(tǒng)安全可靠,同時傳輸光纖具有對電磁和射頻干擾抑制能力,在傳輸過程中不受電磁和射頻噪聲的影響,也不影響其設備。由于光纖傳輸?shù)氖枪庑盘枺瑑啥说碾娫聪鄬Ω綦x,所以有效地解決了光纖兩端電源和地線對設備可能造成的嚴重威脅。光纖在通信時光束在纖維內(nèi)部傳輸,不會產(chǎn)生任何形式的輻射,可防止傳輸過程中被分接,也杜絕了輻射波的竊聽,因而是最安全的通信介質。
 

四、產(chǎn)品簡介
       TSC Carat55具有6個10/100M雙絞線端口(RJ45)用于連接終端設備或網(wǎng)段,2個主干端口(光纖)用于構成主干“Supreme-Ring”連接,可為工業(yè)現(xiàn)場控制設備提供可冗余的連接,任何一段主干通訊通道的故障都將在300ms內(nèi)被察覺出來,并將啟動冗余鏈路傳送數(shù)據(jù),讓您的自動化系統(tǒng)保持正常工作。
       TSC Pt35可提供40個100Mbps快速以太網(wǎng)電口和4個1000Mbps千兆以太網(wǎng)端口,其中千兆以太網(wǎng)端口采用光電組合的模式,即10/100/1000Base-T和SFP接口(不含SFP模塊)可任選其一使用,用于千兆上聯(lián)或構筑千兆主干環(huán)網(wǎng);1個擴展插槽可選8口10/100Base-TX模塊或8口100Base-FX模塊,具有靈活的端口配置和良好的擴展性能。
       TSC Carat20A提供24個10/100Base-TX端口,2個擴展槽可以擴展兩個單口端口百兆或千兆模塊,可為工業(yè)現(xiàn)場控制設備提供高密度連接。

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