1、前言
以互联网为基础的信息化社会,对于我们已经不是遥不可及,我们已是身临其境。现在我们已经很难想想失去网络和电脑后,工作、生活会变成什么样。同样信息化的浪潮也大大改变了生产、制造业的内涵。从最初的单片机的使用到DCS、PLC的普及,从单台设备的自动控制到整个生产线、整个工厂的信息化,这场变革正在我们的身边改变着工厂的内涵。党的明确提出我国要走“以信息化带动工业化,以工业化促进信息化”的工业发展道,因为它可极大的提升企业的竞争力。
本文主要介绍工业以太网在信息化工厂中所起的作用。我们先来看看“信息化工厂”的定义:信息化工厂是指在工厂的生产、管理、经营过程中,通过信息基础设施,在集成平台上,实现信息的采集(传感器及仪器仪表)、信息的传输(通信)、信息的处理(计算机)以及信息的综合应用(自动化、管理、经营等功能)等都是信息化的内容。工业以太网络就是生产中自动化控制的神经网络,负责工业现场与管理、经营层之间的数据传输。
ERP、MIS、DCS、SCADA和PLC的使用,对于生产型企业起到减少内耗、增加活力,提高对市场的反应能力,提高工作效率的作用。已经逐渐成为企业管理、经营、生产不可缺少的部分。这里我不去讨论ERP的运用与否对于企业来说,是促进还是自找麻烦。我只是想说:信息化对于企业的发展壮大是必要的,是大势所趋。国内许多企业已经通过信息化来大大提升了企业的效率。
2、信息化工厂的网络构成
ERP、MIS面向企业管理信息化。是企业管理、运营的信息化,处于整个信息系统的顶部。DCS、SCADA和PLC是企业生产的信息化,是生产中的控制系统,控制着自动化生产过程中的每一个环节,同时也是生产现场的数据采集系统。而工业以太网就是生产控制系统的主要数据传输网络。
图1 信息处理示意图
图2 网络示意图
信息处理系统大都基于网络和数据库技术。ERP、MIS、DCS、SCADA等系统也不例外,ERP、MIS基于关系数据库和商用以太网,而DCS、SCADA等基于工业以太网和实时数据库。工业以太网技术都来源于成熟的商业以太网,但是为了使以太网适合在工业现场恶劣的中数据的正常传输,工业以太网有以下几个主要特点:
1.高确定性。由于以太网的MAC层协议是CSMA/CD,该协议使得在网络上存在冲突,特别是在网络负荷过大时,更加明显。对于一个工业网络,如果存在着大量的冲突,就必须得多次重发数据,使得网间通信的不确定性大大增加。在工业控制网络中为了改善以太网负载较重时的网络拥塞问题,使用工业以太网交换机(switch($148.3200))。它采用将共享的局域网进行有效的冲突域划分技术。各个冲突域之间用交换机连接,以减少CSMA/CD机制带来的冲突问题和错输。这样可以尽量避免冲突的发生,提高系统的确定性,但也提高了系统的成本。
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