基于Ethernet-APL的新型工业控制系统设计

两线制以太网Ethernet-APL通信技术,以其供电、高带宽、远距离、防爆设计成为目前工业领域最具潜力的现场通信技术,国内产业链正在积极推动Ethernet-APL芯片、仪表、交换机、控制系统的研发。从工业控制系统角度,提出了Ethernet-APL新型工业控制系统可能的应用场景以及与之匹配的系统架构。同时,也对该控制系统的网络负荷、实时性、网络冗余、仪表IP分配等关键技术提出了设计方案。随着该技术的推广,将会助力仪表智能化及工厂智能制造的实现。

基于PLC与Ethernet的饲料生产线控制系统设计

目前我国秸秆机械化加工水平低、利用成本高,造成了秸秆资源的严重浪费。为实现全自动化的饲料生产,提高生产效率,文章设计了基于西门子S7-200 SMART PLC与Ethernet通信的饲料生产线控制系统。该文重点开展了裹包生产线工艺流程设计、硬件系统选型、控制电路设计、软件系统I/O点分配和控制流程设计,实现了秸秆原料自动配比、混和搅拌、裹包贮存、现场监控、故障报警等功能。试验结果表明:此生产线可通过工控机或触摸屏全程控制配料和生产过程,智能化、自动化程度较高,满足国内畜牧业不断扩大的饲料消耗需要,适用于各类饲料生产行业。

Ethernet-APL推动流程工业现场网络的升级

Ethernet-APL改变了之前现场级网络连接的固有规定,尤其适用于流程工业。它采用单一协议实现端到端联网,可在长达1000 m的电缆长度线路上实现高速传输,同时也具备本质安全性,适用于潜在爆炸区域。

基于EtherNet/IP协议的交互式机器人控制系统

本文提出基于EtherNet/IP协议的交互式机器人控制系统,该控制系统可广泛应用在自动化控制、工业生产自动化设备等领域,例如码垛、焊接、装配、切割等自动化设备。该控制系统包括以太网模块、控制柜控制模块、机器人运动模块、EtherNet/IP协议模块、地址功能映射模块、功能调用模块、机器人控制模块,通过EtherNet/IP协议与可编程逻辑控制器(PLC)通讯,以控制机器人或获取机器人相关参数数据。该控制系统利用以太网硬件使用广泛、PLC生产领域使用普遍等优点,可减少机器人硬件成本和培训成本,提高控制灵活性和通讯灵活性,广泛应用于工业自动化领域。

基于STM32F407的Ethernet-CAN总线转换器设计

针对远程监控CAN总线数据的需求,为实现CAN总线和PC之间的数据交互,设计了基于STM32F407的Ethernet-CAN总线转换器。该转换器以STM32F407为主控制器,利用其两路CAN和一路Ethernet接口实现总线数据转换,将CAN总线数据通过Ethernet接口接入到PC上位机,完成CAN数据的远程监控。该设计移植了LWIP协议栈与上位机进行远程通信,通过发送标准帧CAN数据和扩展帧CAN数据进行实验测试。实验表明,该转换器最慢可以在15 s左右完成100000次的CAN总线数据转换,其中CAN总线波特率设置为1 Mb/s,符合Ethernet-CAN总线转换器的设计需求。

Ethernet-APL技术详解及应用展望

大多数工厂使用4~20 mA模拟信号作为传感器、执行器和过程控制系统之间的通信方式,重要的过程仪表都支持4~20 mA+HART的信号传输技术,但该技术在需要获取更多的过程值变量、诊断信息,或者用于配置设备等时暴露出很大的局限性。介绍一种全新的数据传输技术Ethernet-APL,该技术采用两线制、通信距离长、满足防爆需求、仪表信号和供电共线,实现从现场到应用层的无缝数据交换,满足现代工业数字化的应用需求。

Ethernet-APL工程规范中的实践规划示例

Ethernet-APL技术正式公布以来,在中国市场已有多个实施案例,标志该项技术已经走到试用推广的阶段。介绍了电源等级规定,以及6种APL主干线带电源的实践规划示例,同时分析了6种示例的局限性;介绍了将APL现场交换机通过光纤直接连接至工业以太网控制网络的标准交换机的方案。通过对两类APL拓扑结构的总结,为APL的应用推广提供借鉴。

RTEthernet中改进的FTA时钟同步算法研究

针对以太网存在节点时钟漂移、网络链路延迟、同步能力差等问题,文中基于RTEthernet协议的通信原理,构建了时钟同步系统的模型。文中研究了RTEthernet的组成、工作原理,考虑了影响实时以太网时钟同步精密度的三大因素:漂移率、网络传输延迟和时钟拜占庭故障,并基于此分析了原始的FTA时钟同步算法,发现它在拜占庭故障增多的情况下容错性能明显降低,进而引入“容错中值”的思想进行改进并提出了RTE-FTM算法。通过CANoe仿真平台,对系统(7个节点)中存在2个拜占庭故障与不存在拜占庭故障进行对比分析。结果表明系统的精密度损失率降低了3.1%,并由此验证了该算法的收敛性和有效性。

融合Ethernet-APL技术的ABB控制系统以及创新的工程执行方法

融合Ethernet-APL技术的ABB数字化控制系统和ABB Adaptive Execution工程执行方法实践--Ethernet-APL的出现,为工业自动化系统和仪表与数字化世界实现高效互联提供了物理层的解决方案。ABB作为支持Ethernet-APL标准制定和产品开发的主要厂商之一,积极开拓Ethernet-APL技术与自动化控制系统的深度融合,并推动其在大型能源行业工程项目中的应用和实践。

面向终端用户和设备制造商的Ethernet-APL

利用Ethernet-APL可与现场设备快速联接,实现流程自动化——Ethernet-APL(高级物理层)通过以太网协议实现与现场设备的无缝连接,从而大大简化了大型自动化网络的构建,并为流程工业的终端客户带来了极大的益处。从简单的传感器到复杂的分析仪器,我们发现在流程工业中已安装了数以百万计的设备,且每年还有数以百万计的设备在增加。

基于Ethernet/IP总线的堆垛天车控制系统设计

针对传统碳素行业炭块堆垛天车控制系统存在的夹具下滑、炭块掉落等问题,设计了一套基于Ethernet/IP总线的控制系统。该控制系统以Compactlogix5000 PLC为主控平台,采用分布式控制系统架构,夹具起升机构采用ACS880系列变频器做速度闭环矢量控制,设计有零速悬停和直流强励磁防溜钩功能;每个炭块夹具增加了超声波开关以检测炭块夹持状态,有效解决了炭块夹持过程中脱落或掉块后继续提升的安全问题。

远程I/O网络由EtherNet/IP网络和ControlNet网络混合组态的实践应用

工业控制系统中的处理器对外的网络通讯一般都是通过通讯模块现实,通讯模块不一样,其组态方式也不一样。大部分的ControILogix系统都有控制器与远程I/O的通讯,一般是EtherNet/IP网络和ControlNet网络两种结构,这两种网络结构是单独使用的,他们的组态过程也不一样。ControlNet网络是一种能确保数据传送的网络,在新增设备或者新组态网络时,需要专用的网络规划软件进行规划,具有局限性,只有在确保预定性数据能在网络的周期刷新时间内传递成功,网络组态就算成功,ControlNet网络结构的通讯质量好且稳定,不容易受到干扰。EtherNet/IP网络是只要数据通道传送流畅就算是数据传送成功,它不能确保数据的传送,不能保证数据传送的质量,且容易受到外部干扰,但它不需要提前进行规划,在环境复杂、I/O数据交换量大和网络通讯大地方比较适合,应用也比较简单,没有局限性。随着信息自动化的发展,无线网络(Wi-Fi)的发展,以EtherNet/IP网络作为I/O远程网络被越来越多的人接受。主要介绍的是在以ControlNet网络结构作为I/O远程网络的4#烧结机配料系统,与新增的以EtherNet/IP网络结构作为I/O远程网络的远程机架进行连接组态的方法。

基于Ethernet/IP协议的数字化车间设备标准化模型建立与应用研究

特种加工设备作为数字化车间的重要组成部分,是智能制造或智能工厂不可或缺的重要基础单元,也是智能制造领域的重点研究方向。文章针对某航天数字化车间特种加工设备复杂数据的统一表达和设备单元组件的标准化要求,提出一种设备信息模型的统一化方法,在分析数字化车间设备架构、功能要求的基础上,搭建数字化车间设备组件的信息模型,明确信息模型的基础属性定义、模型建立方法,实现设备数据模型的标准化和一致化表达。基于Ethernet/IP协议完成可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)信息数据模型的实例化,确保搭建可靠的映射关系,达到数据一致化处理的目的,一方面为数字化车间设备数据的后续处理建立统一接口数据类型提供支持,另一方面为数字化车间内特种加工设备的快速实现提供切实可行的方法。

现场总线和Ethernet的融合方案

本文提出了一种简单可靠的现场总线和以太网的融合方案——Fieldbus-Ethernet网关。该网关采用以太网作为Internet的底层接入网,利用高性能单片机SX-52作为网络协议转换服务器。该方案简单可靠、成本低廉,具有广阔的应用前景。

Ethernet与工业控制网络

从 Ethernet的产生和特点分析 ,分析了以前 Ethernet未能应用于工业自动化的原因 ;从 Ethernet应用于工业控制领域过程监控层网络的发展趋势 ,分析了 Ethernet应用于现场总线的可行性及需要解决的关键技术难题。最后对“e网到底”应用前景进行了展望。

基于Ethernet的网络化测试技术研究

本文对基于 Ethernet的网络化测试技术作了较深入的研究。分析了网络化测试的基本结构和要求 ,从 Ethernet的确定性和性能特点方面论证了 Ethernet可以满足网络化实时测试的要求 ,介绍了网络化测试系统的基本功能单元、采用的 OPC技术及系统的特点。给出了一个具体的实现例子。

Ethernet Powerlink调度机制与实时通信剖析

Ethernet Powerlink是一种基于IEEE 802.3的实时以太网。首先从原理、循环周期实现及配置等方面详细分析了EthernetPowerlink的核心调度机制,进而具体介绍了实时数据通信方式的实现及配置。这对Ethernet Powerlink的研究具有重要参考价值。下一步工作是要利用OPNET网络仿真软件建立一个标准化的Ethernet Powerlink通信网络模型,用于不同调度机制的试验及性能分析、评估。

用Ethernet+TCP/IP构建现场实时通信网络平台

分析了Ethernet和TCP/IP技术给现场实时通信网络带来的影响，介绍了具有Ethernet网络接口和TCP/IP协议功能的现场智能设备的硬件组成、通信协议层次模型、协议构成和协议数据格式，描述了现场智能设备中发送和接收数据的实现过程。

基于ETHERNET的网络监听以及ARP欺骗

网络监听就像网络中的一把双刃剑,一方面它在监测网络性能、排除网络故障方面起着不可替代的作用;另一方面,由于其本身具有非常强的隐蔽性,一旦其被黑客用来进行网络嗅探,则会给以太网的安全带来极大的隐患。本文主要分析了网络监听的基本原理,对基于ARP协议的欺骗模式进行了研究,最后根据对实验的分析总结提出了对应的安全建议。

基于模式串匹配的Ethernet协议识别算法研究

协议识别是网络安全与对抗领域中的一项关键技术。简要介绍了网络协议识别的重要性,分析了Ethernet类协议的特征,构建了协议识别的系统模型,依据Ethernet类协议的特征,提出了一种新的基于模式串匹配的协议识别算法NEWMATCH,并对该算法的性能进行了分析,并与传统模式串匹配算法(如:BF、KMP、BM等)进行了比较。该算法在Ethernet类协议识别方面具有一定的适用性。