工业以太网在新华过程控制系统中的应用

随着工业自动化过程控制理论和计算机技术的迅猛发展，以及对工业自动化过程控制系统的可靠性、复杂性、功能的完善性、系统的可维护性、人机界面的友好性、数据的可分析可管理性等各个方面都提出了愈来愈高的要求，新华集团根据多年来在电力、石油、化工、冶金、造纸、水泥、市政工程、环保、交通、铁路等自动化控制领域的成功经验，充分利用网络通信技术、计算机硬件技术、嵌入式系统技术、现场总线技术、组态软件技术、数据库技术、多媒体技术，全面提升分散控制系统的技术水平，不断丰富系统所涵盖的内容，推出了基于网络的新一代自动化控制系统TISNet系列 。

TISNet控制系统主要用于石油、化工、冶金、造纸、水泥、污水处理等市政环保工程中的数据传输、信息处理与控制以及交通运输、公路、铁路、大桥及大气污染等监控。

TISNet控制系统最为主要的特点是其控制层为DCS，现场层为PLC，具有分散控制系统DCS的优点和可编程控制PLC的分散性和灵活性。DCS系统的主要特点：功能全；可靠性高；系统开放易扩展；采用了安全可靠的网络通讯技术；具有综合性和专业性、人机对话功能强；管理能力强。PLC系统的主要特点：IO模件成熟可靠，运行速度快，组合灵活；良好的兼容性；程序编制及生成简便。PLC系统能很好地完成工业实时顺序控制、条件控制、计数控制、步进控制等功能；能够完成模数转换、数据处理、通讯联网、实时监控等基本功能。TISNet控制系统融合了以上两个系统的所有优点。

TISNet-P600系统主要用于IO总点数在1000点以上、5000点以下的冗余控制系统。TISNet-P600系列控制系统的硬件是基于新华数码控制系统的冗余控制单元（XCU）＋模块化的可编程I/O设备；软件是新华TISNet-P软件包，集成了组态软件、编程软件、内嵌专业化的控制算法、设备驱动、人机接口、以及必要的调试环境等；网络是以太网连接控制器单元，以太网连接I/O设备。优点是集成、开放、灵活、实用；应用于中大型控制工程项目自动化应用场合，尤其是在过程处理及工业制造工程中的应用。

TISNet-P600系列产品特性：

冗余的新华控制单元XCU,采用32位主处理器

冗余的以太网通讯网路，通讯速率10Mbps/100Mbps

扫描执行周期可达0.25us，网络数据刷新周期可达0.1s

提供了大容量可扩展的存储空间，便于用户应用程序的扩展

高度的可靠性、稳定性 、实时性

集中的，可视化图形组态方式

符合IEC 61131－3标准的应用指令和控制算法

开放的结构，可以同管理级进行通讯

可靠的在线编程、友好的人机界面、方便的在线参数修改能力

具备极强的数据处理能力。交互方便，快速可靠

具备控制器互联功能，可用于分散控制系统

具备远程I/O功能，可大量节省配线成本，传输速度高达2.5Mbps

具备完善的自诊断、信息和报警指示功能

XCU-net作为主算法控制器。配置低功耗的工控主机板，扩展两个10Mbps的双网口，装载Windows CE.NET嵌入式操作系统，运行OnXDC算法与设备控制程序。可冗余配置。每一对冗余的XCU最多可以带4个I/O控制站，每一个I/O控制站配置一块带CPU的双通道以太网接口模件，该接口模件安装安装于CPU总线插槽，每个CPU总线插槽可以安装6块IO模件并且最多可以连接3个扩展I/O总线插槽，.每个扩展I/O总线插槽最多可以插8块I/O模件，这样每个IO站最多能带30块I/O模件。

xFES以太网交换机用于TISNet系列产品中，作为100Mbps以太网及10Mbps以太网之间的网络互联。以网络交换机模件xFES-1005 为例，其产品规格如下：

符合标准：IEEE802.3 10BASE-T，IEEE802.3 100BASE-TX

协议：CSMA/CD

拓扑结构：星型/树型

端口：5个10/100Mbps RJ-45端口，每个端口均可作为UPLINK口

网络类型：10BASE-T 3类或5类UTP双绞线 100BASE-TX 5类UTP双绞线

LED指示灯：电源指示灯，5个端口的10M或100M指示灯

MAC地址：2K（5口）

交换缓冲区：128KB（5口）

供电： DC24V（双路高选）

运行环境：温度 0-40 湿度 10-90%RH

贮存环境：温度 -20-70 湿度 5-90%RH

TISNet-P600系统设计有两层网络，即实时数据网XDCNET和I/O网路IONET。这两层网络都采用工业以太网。为确保实时数据传输的确定性TISNet-P600系统配置A、B、C等3条网络：A、B网冗余配置，传输实时数据；C网配置在HMI站之间，传输文件。将传输实时数据和传输文件用的网络完全分开。IONET为XCU与I/O之间的冗余网络。

TISNet人机接口站 （HMI）由工业PC构成，Windows软件平台，运行新华公司的TISNET－P软件包。工程师站、操作员站可互为热备用，每台操作员站均可通过授权升级成为工程师站。冗余系统均配备两块工业以太网卡用于实时数据网，使用非实时数据网时还需再配一块网卡。HMI站的网卡IP地址可参考windows操作系统中关于网络方面的安装配置说明，A网卡IP地址为222.222.221.X；B网卡IP地址为222.222.222.X；C网卡IP地址为222.222.223.X，X为HMI的节点号。

由于TISNet-P600的通讯网络采用了主流商用硬件构成的高速、高性能通讯网络——快速工业以太网，因此使其具有许多优点：

其基于国际标准的开放式通讯网络，兼容IEEE802.3和TCP/IP协议，标准网络结构确保了系统的扩展和升级能力。所有站点均直接与实时通讯网络相连，没有通讯网关，所有HMI、XCU均直接连在冗余的双网上，数据链路安全、可靠。主干网络以及控制器与I/O站之间的通讯均采用TCP/IP协议，相比通讯协议不同的DCS系统减少了协议转换的环节，是目前DCS产品中通讯效率最高的一种。具有每0.1秒钟刷新六万四千点的高速处理能力，十兆位/秒或一百兆位/秒传输速率。增强的实时通讯功能，采用标准工业以太网双绞线或同轴电缆或光缆连接，最大节点数可达250个。采用物理、逻辑双重化冗余 ，可采用星形或总线型或者虚拟环形的网络拓扑结构。