實時工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)

內(nèi)容概要

以太網(wǎng)以其價格低廉、應(yīng)用廣泛、傳輸速率高、可靠性高、易于組網(wǎng)等諸多優(yōu)點，成為現(xiàn)今工業(yè)自動化領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的數(shù)據(jù)通信技術(shù)?！秾崟r工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)：EPA及其應(yīng)用解決方案》分析了以太網(wǎng)應(yīng)用于工業(yè)自動化控制系統(tǒng)必須解決的重要關(guān)鍵技術(shù)問題，并針對這些問題，重點介紹我國第一個擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的新一代工業(yè)以太網(wǎng)國際標準——EPA在確定性與實時性通信機制、多網(wǎng)段系統(tǒng)設(shè)計、線纜與安裝技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)可用性、功能安全、網(wǎng)絡(luò)安全等方面的解決思路，并對EPA應(yīng)用組態(tài)進行了介紹，期望使讀者對EPA實時以太網(wǎng)應(yīng)用方案以及技術(shù)特點有一個全面的認識和掌握。
《實時工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)：EPA及其應(yīng)用解決方案》可供自動化、儀器儀表等專業(yè)的研究生參考，還可作為現(xiàn)場總線通信技術(shù)相關(guān)的工程技術(shù)人員、科研工作者和學生參考書。

書籍目錄

前言第1章 緒論1.1 控制系統(tǒng)發(fā)展回顧1.2 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)1.3 工業(yè)以太網(wǎng)與實時以太網(wǎng)1.4 EPA技術(shù)與標準參考文獻第2章 EPA確定性與實時性通信技術(shù)2.1 以太網(wǎng)的通信“不確定性”2.2 EPA確定性通信機制2.2.1 EPA確定性通信鏈路層模型2.2.2 EPA確定性通信調(diào)度模型2.2.3 EPA確定性通信調(diào)度規(guī)程2.2.4 EPA時鐘同步2.3 EPA-FRT強實時通信技術(shù)2.4 EPA-BRT數(shù)據(jù)流業(yè)務(wù)實時通信技術(shù)2.5 EPA協(xié)議簇幾種實時通信技術(shù)的比較2.6 EPA實時性能分析2.7 基于EPA的通信調(diào)度規(guī)劃2.8 小結(jié)參考文獻第3章 EPA多網(wǎng)段設(shè)計技術(shù)3.1 控制系統(tǒng)中的分網(wǎng)段技術(shù)3.2 EPA多網(wǎng)段結(jié)構(gòu)3.3 EPA網(wǎng)橋3.4 EPA無線網(wǎng)段接入3.4.1 無線局域網(wǎng)微網(wǎng)段及其接入3.4.2 藍牙微網(wǎng)段及其接入3.5 二層式EPA微網(wǎng)段及其子網(wǎng)劃分3.6 EPA多網(wǎng)段系統(tǒng)特點及性能分析3.7 小結(jié)參考文獻第4章 EPA線纜與安裝技術(shù)4.1 總體要求4.2 EPA線纜與安裝總體特性4.2.1 網(wǎng)絡(luò)拓撲的設(shè)計4.2.2 通信介質(zhì)4.3 EPA網(wǎng)絡(luò)供電4.4 EPA本質(zhì)安全與安全防爆4.5 接地系統(tǒng)、雷擊浪涌與防護4.5.1 接地/等電位連接/參考地4.5.2 雷擊浪涌與防護4.6 小結(jié)參考文獻第5章 EPA網(wǎng)絡(luò)可用性技術(shù)5.1 工業(yè)以太網(wǎng)的可用性5.2 分布式環(huán)網(wǎng)冗余技術(shù)5.3 DRP冗余故障自診斷與自恢復(fù)5.4 DRP與EPA協(xié)議的協(xié)同應(yīng)用5.5 DRP性能評估5.6 小結(jié)參考文獻第6章 EPA功能安全通信技術(shù)6.1 功能安全與功能安全通信6.1.1 安全功能響應(yīng)時間6.1.2 功能安全通信模型6.1.3 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)通信的風險6.2 EPA功能安全通信方案6.2.1 EPASafety安全通信概念6.2.2 EPASafety協(xié)議結(jié)構(gòu)6.2.3 EPASafety系統(tǒng)架構(gòu)6.2.4 EPA功能安全通信流程6.3 EPA功能安全通信應(yīng)對風險的解決措施6.3.1 主要的EPASafety解決方法及與風險的對應(yīng)關(guān)系6.3.2 實例分析6.4 EPA功能安全通信SIL等級評估方法6.4.1 EPASafety通信模型SIL等級計算方法6.4.2 EPASafety通信模型的SIL等級計算結(jié)果6.5 小結(jié)參考文獻第7章 EPA網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)7.1 工業(yè)控制系統(tǒng)的安全問題7.1.1 工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的定義和特點7.1.2 工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全的提出和意義7.1.3 IT系統(tǒng)與工業(yè)控制系統(tǒng)的差異7.2 EPA安全概述7.2.1 EPA網(wǎng)絡(luò)安全特點7.2.2 EPA網(wǎng)絡(luò)安全的脆弱性分析7.2.3 EPA安全威脅與安全目標7.3 EPA縱深防御網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)7.3.1 EPA網(wǎng)絡(luò)安全結(jié)構(gòu)7.3.2 EPA系統(tǒng)安全域邊界控制器7.3.3 EPA主機安全監(jiān)控代理7.3.4 EPA工業(yè)安全交換機7.3.5 EPA監(jiān)控層防火墻7.3.6 EPA安全網(wǎng)橋7.3.7 EPA系統(tǒng)統(tǒng)一智能安全管理平臺7.4 小結(jié)參考文獻第8章 EPA功能塊應(yīng)用進程與設(shè)備描述8.1 EPA功能塊8.1.1 EPA功能塊與互可操作8.1.2 EPA功能塊的定義8.1.3 EPA基本功能塊、復(fù)合功能塊8.2 功能塊的鏈接與通信8.2.1 EPA功能塊應(yīng)用進程8.2.2 功能塊與鏈接對象8.2.3 功能塊與通信棧的通信8.2.4 功能塊的組態(tài)8.3 設(shè)備描述8.3.1 設(shè)備描述格式8.3.2 設(shè)備描述要素8.3.3 設(shè)備描述文件的解析8.4 設(shè)備描述功能塊應(yīng)用舉例8.4.1 設(shè)備模型8.4.2 EPA功能塊模型8.4.3 應(yīng)用舉例8.5 小結(jié)參考文獻第9章 EPA測試技術(shù)9.1 EPA測試的內(nèi)容9.2 一致性測試9.2.1 一致性測試的目的和內(nèi)容9.2.2 一致性測試的方法9.2.3 一致性測試的原理9.2.4 一致性測試的系統(tǒng)模型9.3 實時性測試9.3.1 遞交時間測試9.3.2 時鐘同步精度測試9.3.3 網(wǎng)絡(luò)吞吐量測試9.3.4 非實時通信帶寬測試9.3.5 冗余恢復(fù)時間測試9.4 互可操作性測試9.4.1 互操作測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)9.4.2 互操作測試內(nèi)容9.4.3 EPA互操作測試的實施9.5 小結(jié)參考文獻第10章 EPA組態(tài)10.1 EPA系統(tǒng)組態(tài)要求10.2 EPA組態(tài)軟件概述10.2.1 組態(tài)概念10.2.2 軟件概述10.3 EPA圖形化組態(tài)與物理映射10.3.1 主界面說明10.3.2 設(shè)備管理10.3.3 設(shè)備詳細信息訪問10.3.4 控制策略組態(tài)10.3.5 時間組態(tài)10.3.6 功能安全10.3.7 信息保存10.3.8 應(yīng)用實例10.4 EPA通信在線監(jiān)控與診斷10.5 小結(jié)參考文獻第11章 基于EPA的控制系統(tǒng)的實際應(yīng)用11.1 基于EPA系統(tǒng)在華東制藥的工程應(yīng)用11.1.1 工藝簡介11.1.2 系統(tǒng)的安裝布置11.1.3 系統(tǒng)控制方案實施與應(yīng)用11.2 基于EPA的系統(tǒng)在安全適用場合的應(yīng)用11.3 小結(jié)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   7）經(jīng)濟性 一次性投資，長期受益，維護費用低，使整體投資達到最少。 除此之外，由于工業(yè)場合對控制系統(tǒng)的布線、供電、電磁干擾等一些特性的特殊要求，工業(yè)以太網(wǎng)在線纜的布置和安裝上有一些特殊的要求，如網(wǎng)絡(luò)供電和安全防爆。 8）網(wǎng)絡(luò)供電 一般工業(yè)現(xiàn)場的供電方法都是采用專門設(shè)計的供電電路進行設(shè)備的供電，這樣雖然簡化了供電的設(shè)計和電源干擾的問題，但同時增加了供電布線的難度。如果能在已有網(wǎng)線的基礎(chǔ)上添加供電功能，將大大減小布線的復(fù)雜程度并簡化系統(tǒng)的安裝維護成本。 隨著以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的展開，以太網(wǎng)供電系統(tǒng)技術(shù)的開發(fā)和其標準化工作幾乎都同時提上了日程。相關(guān)廠商紛紛開發(fā)出以太網(wǎng)供電系統(tǒng)設(shè)備，而IEEE等標準組織也適時地制定出相關(guān)供電系統(tǒng)標準，為以太網(wǎng)建設(shè)的順利進行提供了配套供電工作技術(shù)。 對于以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)供電系統(tǒng)的要求通常是：①應(yīng)有足夠高的可靠性；②供電設(shè)備能向受電設(shè)備提供可滿足要求的不問斷電功率；③有市電不問斷交流電源或不間斷直流電源供電；④要求供電線纜容量大、損耗小；⑤有有效的監(jiān)控和自動保護機構(gòu)；⑥供電系統(tǒng)的各項性能參數(shù)應(yīng)符合國家和國際標準規(guī)范；⑦供電系統(tǒng)應(yīng)便于管理維護等。 PoE（power over Ethernet）技術(shù)是指對現(xiàn)有的以太網(wǎng)CAT—5布線基礎(chǔ)架構(gòu)不進行任何改動的情況下，借助一根常規(guī)以太網(wǎng)線纜在傳輸數(shù)據(jù)的同時供應(yīng)電力，從而保證該線纜在為以太網(wǎng)終端設(shè)備（如IP電話機、無線局域網(wǎng)接人點AP、安全網(wǎng)絡(luò)攝像機以及其他一些基于IP的終端）傳輸數(shù)據(jù)信號的同時，還能為此類設(shè)備提供直流供電。實際上，任何需要數(shù)據(jù)連接并能在13W或更低功率下工作的設(shè)備都可采用以太網(wǎng)供電技術(shù)。PoE技術(shù)將電源和數(shù)據(jù)集成在同一個有線系統(tǒng)中，即在確?，F(xiàn)有結(jié)構(gòu)化布線安全的同時，保證網(wǎng)絡(luò)的正常供電運作。PoE也被稱為基于局域網(wǎng)的供電系統(tǒng)PoL（power over LAN）或有源以太網(wǎng)（active Ethernet），在一些資料中也直接簡稱為以太網(wǎng)供電，這是利用現(xiàn)存標準以太網(wǎng)（10Mbit／s、100Mbit／s和1000Mbit／s計算機網(wǎng)絡(luò)）的傳輸電纜同時傳送數(shù)據(jù)和電功率的最新標準規(guī)范并保持了與現(xiàn)存以太網(wǎng)（10BASE—T、100BASE—T和1000BASE—T）系統(tǒng)和用戶的兼容性。

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