基于工业Ethernet的现场实际应用及其策略

2.5网络安全性

目前工业Ethernet已经把传统的3层网络系统(即信息管理层、过程监控层、现场设备层)合成一体，使数据的传输速率更快、实时性更高，同时它可以接入Internet，实现了数据的共享，使工厂高效率地运作，但与此同时也引入了一系列的网络安全问题。

对此，一般可采用网络隔离(如网关隔离)的办法将内部控制网络与外部网络系统分开，即交换机可以依据系统内事先设定的过滤逻辑，检查数据流中每个数据包的部分内容后，根据数据包的源地址、目的地址、所用的TCP端口与TCP链路状态等因素来确定是否允许数据包通过。只有完全满足包过滤逻辑要求的报文才能访问内部控制网络。

工业Ethernet有自身的缺陷，我们不能因噎废食，应该采取必要措施，利用其良好的一面，用我们的技术来弥补其缺憾。

3.基于eAutomation产品的实际应用案例

在本案例应用中，工业Ethernet应用在Infranet层中，还仅仅只是利用其高速传输数据的特性来传递现场的大量实时控制参数，是控制系统的一个接点，其双重作用，既是现地单元的实时控制器，同时也是局域网某一节点的控制器，它的内部和外部的数据通信几乎没有区别，即所谓的“网络就是控制器”的概念。在控制系统中Ethernet是控制器的一部分并作为连接现场智能控制模块的控制网络，网络集线器被集成在每个控制器中，通过分配空间把内部通信从外部通信中分离开来，此集线器技术和底层协议的集成确保了Ethernet的确定性和兼容性，几乎可以排除数据通信的碰撞问题，可以把Ethernet系统总线看作是现场总线，它可以连接到每个独立的智能控制模块，整个过程和系统被看作成一个逻辑单元，甚至一个独立的现场控制单元，不需考虑网络各层概念，由此就消除了CPU的瓶颈效应，所有数据在网络层中仅表达一次，网络扮演了真正服务器的角色，这正是工业Ethernet能成功地被应用到实时工业控制环境的一大理由，它使网络实现了从现场控制单元到Internet、Intranet，管理层的直接通信。

图1为某工程研究设计院为某产品装配生产线而设计的基于工业Ethernet的网络结构图。各部分模块功能简介：

Ø通用网络控制器UNO－2053：板载低功耗300MHz级CPU、64MRAM、两个10M/100M自适应网卡、8路DI/DO、DB-15VGA连接器，可外挂HDD。操作系统可以是嵌入式的WinCE，也可是通用的Windows。

ØADAM5510：ADAM5510是基于PC的可独立完成数据采集与控制的可编程控制器，系统在恶劣的工业环境中可靠运行。ADAM5510具备通用编程功能，可用于信号的程控放大、模拟I/O、数字I/O及通讯参数的设定。内置实时钟和看门狗定时器，可应用于系统稳定性要求较高的场合。采用的DAS模块有：
ADAM5017：8路模拟量输入、16位分辨率；
ADAM5050：7路数字量输入（输入范围0～30V）、8路数字量输出；
ADAM5053：16路数字量输入（输入范围0～30V）；
整个系统的特性为：

Ø所有ADAM5510与UNO通用网络控制器采用RS-485进行数据通信；使系统网络拓扑图结构清晰，易于维护；

Ø条形码阅读器通过RS-232C与UNO通用网络控制器进行数据通信；

ØLCD显示器FPM－3150通过DB-15VGA连接器与UNO通用网络控制器进行连接；

Ø所有UNO通用网络控制器通过以太网与AWS8248V进行数据通信；

Ø每操作台之间的联系均通过网络构成，在每个操作点上都可以浏览整个生产线上的过程信息，操作方式较之传统方式更加简单可靠。

Ø由于采用了网络及现场总线传递过程数据，多种信息的交换仅依靠网缆或屏蔽双绞线即可完成，这样就大量减少了系统施工时的布线工作量，也为今后系统的维护及故障查找提供了方便。

Ø过程参数的数字化传递，避免了模拟量传输所带来的漂移、抗干扰等问题，大大提高了系统的稳定性。

Ø若今后机组工艺、设备发生变更，只需要在总线上增添或摘除相应节点，并对软件作少量修改即可。所以这种柔性的系统连接方式具有一定的适应性，可以最大程度地保护用户的投资。

4.结束语

90年代以Internet为代表的计算机网络通信技术的发展和应用取得了前所未有的突破和成功,正在逐步地变革着社会的生产方式和人们的生活方式,测控技术也受到了这场技术革命的深刻影响。工业Ethernet给控制网赋予了新的特性。以工业Ethernet为核心的测控技术是测控领域的重要发展方向，同时也是蓬勃发展的ＩＴ技术对测控工程师提出的一个新的挑战和机遇。

参考文献：
[1]冯冬芹.如何从DCS发展到FCS.世界仪表与自动化，2002(10).
[2]吴道虎,等.基于工业Ethernet的远程实时监控系统的设计与研制.世界仪表与自动化，2002(2).
[3]朱荣.现场总线与网络集成.昆明理工大学学报，2001(1).
[4]阳先惠.互联网技术对现场总线技术发展的影响.世界仪表与自化,20021).
[5]http://www.industrialethernet.com