鋼廠電氣及自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡解決方案

　　一、需求分析

　　本工程采用三級自動化控制系統(tǒng)，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(shù)控制，回路調節(jié)，故障檢測與報警，各種操作界面和數(shù)據(jù)采集等任務。

　　2. 過程自動化級(L2)

　　主要完成板坯/帶鋼初始數(shù)據(jù)處理、材料跟蹤、數(shù)學模型計算及設定、過程數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)通信以及操作指導等任務。

　　3. 生產制造執(zhí)行系統(tǒng)(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(yōu)化和發(fā)行，生產實績數(shù)據(jù)的收集、處理，以及統(tǒng)計分析、履歷、報告等任務。

　　網(wǎng)絡拓撲結構采用以中心交換機為核心的分區(qū)域冗余環(huán)網(wǎng)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(xiàn)場總線等組成。

　　系統(tǒng)選用工業(yè)以太網(wǎng)交換機產品，作為實時數(shù)據(jù)的傳輸平臺，構成一個安全、可靠、環(huán)形網(wǎng)絡系統(tǒng)。

　　二、解決方案

　　此方案中A環(huán)網(wǎng)控制網(wǎng)絡(精軋-卷取區(qū)域網(wǎng)絡 )采用11臺TSC Carat55工業(yè)以太網(wǎng)交換機，通過光纖組成環(huán)形網(wǎng)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(huán)網(wǎng)設計的優(yōu)點在于當網(wǎng)絡中某一個結點發(fā)生故障時，網(wǎng)絡會自動實現(xiàn)拓撲改變切換到總線型，從而**網(wǎng)絡的持續(xù)性和穩(wěn)定性。TSC Carat55提供兩個光口和6個電口，其中兩個光口以與環(huán)網(wǎng)中別的交換機級聯(lián)，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(lián)到TSC Carat55 。B環(huán)網(wǎng)控制網(wǎng)絡(加熱—粗軋區(qū)域網(wǎng)絡 )采用9臺TSC Carat55交換機，通過光纖組成環(huán)形網(wǎng)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(huán)網(wǎng)中別的交換機級聯(lián)，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(lián)到TSC Carat55。L2 計算機室和MES系統(tǒng)均采用兩臺TSC Pt35交換機，其中一臺做備份，當其中一臺發(fā)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(yè)冗余環(huán)網(wǎng)結構的優(yōu)點，當通訊鏈路發(fā)生故障時其網(wǎng)絡傳輸?shù)幕謴蜁r間被控制在300毫秒以內，而如果用普通民用以太網(wǎng)交換機構造鏈路冗余網(wǎng)絡，其恢復時間長達30秒以上，顯然無法滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟婚g斷需求，這也是TSC工業(yè)以太網(wǎng)交換機與民用以太網(wǎng)交換機相比所具有的一個明顯優(yōu)勢。

　　環(huán)型結構在網(wǎng)絡出現(xiàn)故障時仍能自行重構，**系統(tǒng)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?shù)氖枪庑盘?，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(tǒng)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(xié)商到達**近節(jié)點的路徑，如果一處線路損壞，網(wǎng)絡拓撲重新配置，達到正常網(wǎng)絡狀態(tài)只需50毫秒。

　　2.較長的傳輸距離

　　環(huán)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(huán)網(wǎng)傳輸帶寬為100Mbps，同時采用新的多數(shù)據(jù)處理技術，使得網(wǎng)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(huán)型結構在網(wǎng)絡出現(xiàn)故障時仍能自行重構，**系統(tǒng)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?shù)氖枪庑盘枺瑑啥说碾娫聪鄬Ω綦x，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(wǎng)段，2個主干端口(光纖)用于構成主干“Supreme-Ring”連接，可為工業(yè)現(xiàn)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(shù)據(jù)，讓您的自動化系統(tǒng)保持正常工作。

　　TSC Pt35可提供40個100Mbps快速以太網(wǎng)電口和4個1000Mbps千兆以太網(wǎng)端口，其中千兆以太網(wǎng)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(lián)或構筑千兆主干環(huán)網(wǎng);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(yè)現(xiàn)場控制設備提供高密度連接。