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行業解決方案

鋼廠電氣及自動化系統網絡解決方案

發布時間: 2022-04-23    作者:
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鋼廠電氣及自動化系統網絡解決方案

  一、需求分析

  本工程采用三級自動化控制系統,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控制,回路調節,故障檢測與報警,各種操作界面和數據采集等任務。

  2. 過程自動化級(L2)

  主要完成板坯/帶鋼初始數據處理、材料跟蹤、數學模型計算及設定、過程數據收集、數據通信以及操作指導等任務。

  3. 生產制造執行系統(MES)

  主要完成全廠物料跟蹤,鋼卷庫管理和控制,磨輥管理,生產計劃的調整、優化和發行,生產實績數據的收集、處理,以及統計分析、履歷、報告等任務。

  網絡拓撲結構采用以中心交換機為核心的分區域冗余環網結構。主要由操作站、HMI服務器、工程師站、通訊總線、控制器、I/O模件以及現場總線等組成。

  系統選用工業以太網交換機產品,作為實時數據的傳輸平臺,構成一個安全、可靠、環形網絡系統。

  二、解決方案

  此方案中A環網控制網絡(精軋-卷取區域網絡 )采用11臺TSC Carat55工業以太網交換機,通過光纖組成環形網絡,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,采用環網設計的優點在于當網絡中某一個結點發生故障時,網絡會自動實現拓撲改變切換到總線型,從而**網絡的持續性和穩定性。TSC Carat55提供兩個光口和6個電口,其中兩個光口以與環網中別的交換機級聯,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下聯到TSC Carat55 。B環網控制網絡(加熱—粗軋區域網絡 )采用9臺TSC Carat55交換機,通過光纖組成環形網絡,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網中別的交換機級聯,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下聯到TSC Carat55。L2 計算機室和MES系統均采用兩臺TSC Pt35交換機,其中一臺做備份,當其中一臺發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冗余環網結構的優點,當通訊鏈路發生故障時其網絡傳輸的恢復時間被控制在300毫秒以內,而如果用普通民用以太網交換機構造鏈路冗余網絡,其恢復時間長達30秒以上,顯然無法滿足數據傳輸的不間斷需求,這也是TSC工業以太網交換機與民用以太網交換機相比所具有的一個明顯優勢。

  環型結構在網絡出現故障時仍能自行重構,**系統安全可靠,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。由于光纖傳輸的是光信號,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部傳輸,不會產生任何形式的輻射,可防止傳輸過程中被分接,也杜絕了輻射波的竊聽,因而是**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,能自動協商到達**近節點的路徑,如果一處線路損壞,網絡拓撲重新配置,達到正常網絡狀態只需50毫秒。

  2.較長的傳輸距離

  環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

  環網傳輸帶寬為100Mbps,同時采用新的多數據處理技術,使得網絡在重負荷情況下,仍能保持很高的帶寬。

  4.可靠性高,安全性好

  環型結構在網絡出現故障時仍能自行重構,**系統安全可靠,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。由于光纖傳輸的是光信號,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部傳輸,不會產生任何形式的輻射,可防止傳輸過程中被分接,也杜絕了輻射波的竊聽,因而是**安全的通信介質。

  四、產品簡介

  TSC Carat55具有6個10/100M雙絞線端口(RJ45)用于連接終端設備或網段,2個主干端口(光纖)用于構成主干“Supreme-Ring”連接,可為工業現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內被察覺出來,并將啟動冗余鏈路傳送數據,讓您的自動化系統保持正常工作。

  TSC Pt35可提供40個100Mbps快速以太網電口和4個1000Mbps千兆以太網端口,其中千兆以太網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,用于千兆上聯或構筑千兆主干環網;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,可為工業現場控制設備提供高密度連接。

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