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造紙工業(yè)中局域網(wǎng)的運(yùn)用

前言:想要寫出一篇引人入勝的文章?我們特意為您整理了造紙工業(yè)中局域網(wǎng)的運(yùn)用范文,希望能給你帶來靈感和參考,敬請閱讀。

造紙工業(yè)中局域網(wǎng)的運(yùn)用

本文作者:袁靜濤、皮小蘭 單位:武漢市第一輕工業(yè)學(xué)校

1局域網(wǎng)

1.1局域網(wǎng)的一般概念及應(yīng)用

局域網(wǎng)(LocalAreaNetwork,LAN)是指在某一區(qū)域內(nèi)由多臺計算機(jī)互聯(lián)成的計算機(jī)組。一般是方圓幾千米以內(nèi)。局域網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)文件管理、應(yīng)用軟件共享、打印機(jī)共享、工作組內(nèi)的日程安排、電子郵件和傳真通信服務(wù)等功能。局域網(wǎng)是封閉型的,可以由辦公室內(nèi)的兩臺計算機(jī)組成,也可以由一個公司內(nèi)的上千臺計算機(jī)組成。局域網(wǎng)在地域上范圍較小,在造紙工業(yè)中常見的是小到一個工段、一個車間,大到整廠的全集成自動化系統(tǒng)。

網(wǎng)絡(luò)中的計算機(jī)等設(shè)備要實(shí)現(xiàn)互聯(lián),就需要以一定的結(jié)構(gòu)方式進(jìn)行連接,這種連接方式就叫做“拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)”,通俗地講這些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如何連接在一起的。

1.1.1目前常見的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有以下四大類:

星型結(jié)構(gòu):星形網(wǎng)通過點(diǎn)到點(diǎn)鏈路接到中央結(jié)點(diǎn)的各站點(diǎn)組成的。通過中心設(shè)備實(shí)現(xiàn)許多點(diǎn)到點(diǎn)連接。環(huán)型結(jié)構(gòu):由連接成封閉回路的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)組成的,每一結(jié)點(diǎn)與它左右相鄰的結(jié)點(diǎn)連接。

總線型結(jié)構(gòu):采用單根傳輸線作為傳輸介質(zhì),所有的站點(diǎn)都通過相應(yīng)的硬件接口直接連接到傳輸介質(zhì)。

樹型樹型:采用分級的集中控制式網(wǎng)絡(luò),

由于星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)單個連接點(diǎn)的故障只影響一個設(shè)備,不會影響全網(wǎng),容易檢測和隔離故障,便于維護(hù);任何一個連接只涉及到中央結(jié)點(diǎn)和一個站點(diǎn),因此控制介質(zhì)訪問的方法很簡單,所以星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在在現(xiàn)代造紙工業(yè)中得到普通應(yīng)用。

1.1.2網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)

網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送方與接收方之間的物理通路,它對網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信具有一定的影響。常用的傳輸介質(zhì)有:雙絞線、同軸電纜、光纖、無線傳輸媒介。雙絞線電纜:將一對以上的雙絞線封裝在一個絕緣外套中,為了降低信號的干擾程度,電纜中的每一對雙絞線一般是由兩根絕緣銅導(dǎo)線相互扭繞而成,也因此把它稱為雙絞線。目前市面上出售的一般為5類和超5類兩種,在傳送信號時超5類雙絞線的衰減更小,抗干擾能力更強(qiáng),最大傳輸范圍可達(dá)500米。因此在造紙行業(yè)的網(wǎng)絡(luò)組裝中得到運(yùn)用

同軸電纜:由一根空心的外圓柱導(dǎo)體和一根位于中心軸線的內(nèi)導(dǎo)線組成,內(nèi)導(dǎo)線和圓柱導(dǎo)體及外界之間用絕緣材料隔開。由于日常維護(hù)不方便,一旦一個用戶出故障,便會影響其他用戶的正常工作,現(xiàn)在企業(yè)網(wǎng)路組裝中已很少使用。

光纖:是由一組光導(dǎo)纖維組成的用來傳播光束的、細(xì)小而柔韌的傳輸介質(zhì)。光纖的電磁絕緣性能好、信號衰小、頻帶寬、傳輸速度快、傳輸距離大。主要用于要求傳輸距離較長、布線條件特殊的主干網(wǎng)連接。

無線電波無線電波是指在自由空間(包括空氣和真空)傳播的射頻頻段的電磁波。無線電技術(shù)是通過無線電波傳播聲音或其他信號的技術(shù)。

2造紙工廠網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成分析

一般來說,一個造紙廠應(yīng)該包括信息管理系統(tǒng)、財務(wù)管理系統(tǒng)、系統(tǒng)維護(hù)及其它三個方面。而在實(shí)際造紙過程中,又包括了漿廠、紙廠、堿回收、電力四個子系統(tǒng)(圖1-1)。當(dāng)計算機(jī)剛應(yīng)用于工業(yè)及其管理時,信息管理系統(tǒng)與控制系統(tǒng)之間是相對獨(dú)立的,而控制系統(tǒng)之間也是相互獨(dú)立的,這種傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)僅能解決局部控制問題,而不能實(shí)現(xiàn)大系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作。為了實(shí)現(xiàn)控制協(xié)調(diào),相關(guān)的控制系統(tǒng)之間應(yīng)有數(shù)據(jù)的交流,如:漿廠的控制后段與紙廠的質(zhì)量控制系統(tǒng)是緊密地聯(lián)系在一起的,這就要求這兩個系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)是動態(tài)快捷的相互流動,以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的質(zhì)量控制在最穩(wěn)定的狀態(tài)。由于計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展限制及通訊協(xié)議的多重性,解決數(shù)據(jù)流動的方法是采用通訊“接口”,這種對策解決了局部數(shù)據(jù)的流動問題。可以分析出,數(shù)據(jù)流的流動均通過“接口”,這就要求“接口”具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)收發(fā)能力及龐大的數(shù)據(jù)承載空間能力,以達(dá)到數(shù)據(jù)的“及時到位”控制地點(diǎn)。

而事實(shí)上由于軟、硬件的限制,“接口”只能處理少量數(shù)據(jù)的接發(fā)。大量工作都需要數(shù)據(jù)服務(wù)器來完成。而服務(wù)器要完成數(shù)據(jù)處理,必須保證網(wǎng)路的通暢。在實(shí)際運(yùn)用過程中,拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)我們通常采用星型網(wǎng)絡(luò),在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時候能夠保障其它系統(tǒng)正常運(yùn)行。

眾所周知,對于制漿及造紙過程的控制來說,數(shù)據(jù)的實(shí)時通迅是控制系統(tǒng)的又一要求,所謂實(shí)時控制網(wǎng)就是為此目的而開發(fā)的,它的主要特點(diǎn)是:實(shí)時、通迅速度高(可達(dá)100Mb/s)、系統(tǒng)可靠性好、易擴(kuò)展以及普理維修快捷。在實(shí)時運(yùn)用過程中,我們?yōu)榱斯芾矸奖憧旖荩覀儼褲{廠自控系統(tǒng)、紙廠自控系統(tǒng)、堿回收系統(tǒng)組合成為實(shí)時控制系統(tǒng)。

由于過程控制系統(tǒng)又是受工廠管理系統(tǒng)的影響,來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的計劃管理以形成工廠的大系統(tǒng)運(yùn)行。工廠管理網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是:非實(shí)時、量大以及用戶多。控制網(wǎng)絡(luò)與廠管理網(wǎng)絡(luò)混在一個網(wǎng)絡(luò)線上,這樣網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單,花費(fèi)小。但會影響實(shí)時控制信息的傳輸質(zhì)量。試想:當(dāng)工廠的管理人員向財務(wù)部門調(diào)用財務(wù)報告時,自控操作員也發(fā)出了某個目標(biāo)的控制命令,而此時財務(wù)的數(shù)據(jù)正在網(wǎng)上傳送,這樣,操作員命令就有可能被延誤。為了解決這個問題,將控制系統(tǒng)的優(yōu)先權(quán)提高就會影響管理數(shù)據(jù)的傳送。如果將控制網(wǎng)絡(luò)與廠管理網(wǎng)絡(luò)分成兩個網(wǎng)絡(luò),那么,這兩個網(wǎng)絡(luò)之間又如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換呢?在實(shí)時運(yùn)用過程中,我們?yōu)榱斯芾矸奖憧旖荩覀儼研畔⒐芾硐到y(tǒng)、財務(wù)管理系統(tǒng)、系統(tǒng)維護(hù)組合成為網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。

為了實(shí)現(xiàn)更好控制和管理,我們需要將網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)和實(shí)時控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)組合,這時,我們便可以采用性能高的千兆交換機(jī)來實(shí)現(xiàn)。而大量數(shù)據(jù)處理則交給數(shù)據(jù)處理服務(wù)器來實(shí)現(xiàn)(如圖1-2)。在工廠管理網(wǎng)絡(luò)中,使用一定的公共協(xié)議如:TCP/IP,而在數(shù)據(jù)服務(wù)器中運(yùn)行開放的數(shù)據(jù)庫:OR-ACLE,這樣通過數(shù)據(jù)服務(wù)器對實(shí)時控制信號的訪問(如需要可將數(shù)據(jù)進(jìn)行一定模式的過濾),而管理網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)只需通過一定的軟件聯(lián)接方式如:SQL,就可通過網(wǎng)絡(luò)訪問數(shù)據(jù)服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫,將數(shù)據(jù)讀入并可用其他軟件處理,如:PC機(jī)的數(shù)據(jù)庫可以是ACESS。

3工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)搭建簡要介紹

3.1主干網(wǎng)

主干網(wǎng)主干網(wǎng)為一光纖環(huán)形網(wǎng),通訊速率100Mbps以上。保證主干網(wǎng)的通訊速率在大型網(wǎng)絡(luò)中顯得尤為重要。環(huán)網(wǎng)由若干個網(wǎng)段首尾相連而成。中間節(jié)點(diǎn)為光纖交換模塊OSM。OSM是保證網(wǎng)絡(luò)通訊速率達(dá)到100Mbps以上的關(guān)鍵部件,它能保證網(wǎng)絡(luò)工作在交換式雙式模式下。

網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障后的高速重配置時間對工業(yè)應(yīng)用是至關(guān)重要的,否則網(wǎng)絡(luò)上連接的設(shè)備(終端或子網(wǎng))會將通信連接清除。這可能引起工廠生產(chǎn)過程的失控或緊急停車而造成重大損失。因此要求通訊控制過程要相當(dāng)可靠,至少在發(fā)生故障(電纜斷線或交換模塊失效)后零點(diǎn)幾秒內(nèi)網(wǎng)絡(luò)能夠重新配置(通訊再恢復(fù))。

主干網(wǎng)還可以根據(jù)工程實(shí)際情況采用星型網(wǎng)絡(luò)。另外,將光纖交換模塊OSM更換成電氣交換模塊ESM,將光纖改換成超5類雙絞線。一般來講,使用多模玻璃光纖(62.5/125UM)和光纖交換模塊OSM來構(gòu)筑環(huán)網(wǎng),環(huán)網(wǎng)上的OSM$數(shù)量不超過50個,每個網(wǎng)段最大傳輸距離不超過3000米,因此網(wǎng)絡(luò)最大覆蓋范圍一般能達(dá)150000米.使用單模玻璃光纖(10/125UM)和光纖交換模塊OSM來構(gòu)筑環(huán)網(wǎng),每個網(wǎng)段最大傳輸距離不超過26KM,因此理論計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)最大覆蓋范圍一般能達(dá)26*50=1300KM。

因此,僅使用電氣器件和介質(zhì),就能很容易地構(gòu)筑一個中型廠集成自動化系統(tǒng)。由于實(shí)際的工程項(xiàng)目有大有小,考慮到系統(tǒng)需要處理的數(shù)據(jù)量和傳輸量的繁重與否,環(huán)形網(wǎng)可以采用1個或2個乃至多個服務(wù)器。當(dāng)然,在構(gòu)筑簡單的小規(guī)模系統(tǒng)時,也可以不采用服務(wù)器.

3.2網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展

在主干網(wǎng)上的交換模塊一般具有4個甚至6個分支連接端口,每個端口均可通過雙絞線連接若干個操作員站OS或工程師站(ES),也可通過光纜或雙絞線與子網(wǎng)相連。

4小結(jié)

現(xiàn)代化的工廠特別是制漿及造紙廠,使用網(wǎng)絡(luò)管理及控制是至關(guān)重要的,而選擇正確的網(wǎng)絡(luò)形式是關(guān)鍵中的關(guān)鍵。根據(jù)本文的分析可得出:將管理網(wǎng)絡(luò)與實(shí)時控制網(wǎng)絡(luò)分開并使用數(shù)據(jù)服務(wù)器將其有機(jī)的聯(lián)系在一起,這樣,既能實(shí)現(xiàn)兩個網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)自由流動,又使它們工作在最高效率狀態(tài)。選擇好的網(wǎng)絡(luò)管理將給本廠生產(chǎn)效率的提高和現(xiàn)代化建設(shè)帶來極大作用。

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