双重冗余工业以太网在阳极焙烧系统中的应用

2．2工业以太网冗余技术

由于恶劣的工业环境，使得工业控制网络比商用网络提出了更高的可靠性要求，导致工业以太网的冗余技术应运而生．工业自动化中的以太网冗余技术包括：电源冗余、介质冗余、网络节点冗余、网络冗余及系统冗余等内容．

控制系统的基本冗余要求就是通信网络每一部分在出现电源故障后都能够连接到后备电源上，一旦停电，后备电源就开始接替供电，并且通过E—mail或者继电器输出向管理人员发送电源故障警报．介质冗余可以在部分网络不可用时构成一条备用路径，常用方法是使用双星型拓扑构建即时可用的自动化系统网络．

网络节点冗余是使与设备连接的交换机必须要构建双网络节点，2个网络节点都必须连接到双引导的控制器上．当灾难发生的时候，为保证系统正常运行，控制器确保与终端连接，2个以太网界面均应连接到2个冗余交换机上，并选择较稳定的一条作为主路径．网络冗余即架构一个所有设备都有冗余功能的网络．一个完全的冗余系统包含：冗余交换机、冗余通信端口和一对冗余设备．所有的以太网设备和工作站都必须要连接到2个独立的网络环路中去．完全系统冗余可以形成一个数据流失最少、具备快速冗余时间的可靠网络．

2．3双重冗余工业以太网在阳极焙烧DCS中实现

为构建10M／100M自适应双重冗余工业现场以太通讯网络，必须选择匹配的网络类型并进行合理的冗余配置．

首先，选择工业以太网类型必须考虑与已有的控制平台匹配及各类网络的特点．由于控制平台采用SchneiderQuantum系列PLC，且Quantum系列PLC具有基于Modbus／TCP协议的工业以太网通讯模块NOE77l1O，同时Modbus／TCP工业以太网由于具有简单、高效的特点，并且在考虑初始投资和充分利用现有资源上有明显优势．因此，系统中采用NOE771lO以太网模块实现基于Modbus／TCP协议的10M／100M自适应工业以太网．

其次，为保证通讯网络的可靠性，根据现场的实际情况对控制网络设备要进行合理的冗余．①电源可靠性：为保证网络设备的电源能正常，因此所有的PLC控制器、监控计算机及交换机的电源均采由UPS供电．②设备冗余：在每个控制站PLC中均配置2块10M／100M自适应NOE77110以太网模块，在交换设备中配置2台Ciscol6口交换机，在每一台监控计算机中均配置2块3Corn以太网卡．由于已经进行了网络设备的冗余，使得每个设备间的通讯均存在冗余通路，从而对每一个设备的通讯介质不需再进行冗余配备．通过上述冗余技术最终实现了基于Modbus／TCP协议的双重冗余星型10M／100M自适应工业以太网．系统的结构图如图1所示．



从图1可以看出，通讯系统的可靠性通过冗余技术得以保证，若系统其中一个通讯通道中设备出现任何的故障，可以通过软件切换至另一个通讯通道；若2个通讯通道均有设备出现故障，则只需要通过手工合理调整通讯介质的接插位置即可恢复通讯．通讯系统的快速性通过网络硬件设备及通讯协议得以保证．

通过现场实际运行，基于Modbus／TCP协议双重冗余的星型10M／100M自适应工业以太通讯网络为阳极炭素焙烧控制系统提供了可靠的通讯平台．此外，该网络还具备其他可扩展的功能：①通过NOE77110以太网模块中内置的HttpServer服务功能，能实现远程的故障诊断和修复功能，实现了真正意义上的“透明工厂”．②提供了通用的通讯平台，为将来系统的扩展提供了便利条件，例如，在后续的成型车间技术改造时，只要添加以太网通讯模块即可实现整个焙烧工段所有数据共享．③通过引入以太网技术，为企业实现CIMS或ERP技术提供了设备层的所有数据，避免了“自动化”孤岛，能与企业的MIS系统实现无缝连接．

3结语

近几年工业以太网技术有了长足进步，采用星型连接代替总线型、使用以太网交换技术、全双工通讯技术及虚拟局域网技术等措施，使得以太网通信的实时性及确定性得以保证；从物理层及协议等方面完善以太网络，达到了工业要求的高可靠性；通过引入网关和防火墙技术保证以太网络的信息安全性，并通过引入常见的隔爆防爆技术保证以太网络的生产安全性嗍；通过国际组织及各公司的共同合作，加强各类以太网络的互操作性，推动网络体系的标准化．

总之，随着工业以太网技术的成熟和统一，工业以太网技术应用将会越来越广泛为自动化技术的实现提供更为强大的可靠的保证，将在国家“以信息化带动工业化”的进程中发挥越来越重要作用．

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