實時工業(yè)以太網技術

內容概要

以太網以其價格低廉、應用廣泛、傳輸速率高、可靠性高、易于組網等諸多優(yōu)點，成為現(xiàn)今工業(yè)自動化領域應用最為廣泛的數(shù)據通信技術?！秾崟r工業(yè)以太網技術：EPA及其應用解決方案》分析了以太網應用于工業(yè)自動化控制系統(tǒng)必須解決的重要關鍵技術問題，并針對這些問題，重點介紹我國第一個擁有自主知識產權的新一代工業(yè)以太網國際標準——EPA在確定性與實時性通信機制、多網段系統(tǒng)設計、線纜與安裝技術、網絡可用性、功能安全、網絡安全等方面的解決思路，并對EPA應用組態(tài)進行了介紹，期望使讀者對EPA實時以太網應用方案以及技術特點有一個全面的認識和掌握。
《實時工業(yè)以太網技術：EPA及其應用解決方案》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)場總線通信技術相關的工程技術人員、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)控制網絡1.3 工業(yè)以太網與實時以太網1.4 EPA技術與標準參考文獻第2章 EPA確定性與實時性通信技術2.1 以太網的通信“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確定性通信調度模型2.2.3 EPA確定性通信調度規(guī)程2.2.4 EPA時鐘同步2.3 EPA-FRT強實時通信技術2.4 EPA-BRT數(shù)據流業(yè)務實時通信技術2.5 EPA協(xié)議簇幾種實時通信技術的比較2.6 EPA實時性能分析2.7 基于EPA的通信調度規(guī)劃2.8 小結參考文獻第3章 EPA多網段設計技術3.1 控制系統(tǒng)中的分網段技術3.2 EPA多網段結構3.3 EPA網橋3.4 EPA無線網段接入3.4.1 無線局域網微網段及其接入3.4.2 藍牙微網段及其接入3.5 二層式EPA微網段及其子網劃分3.6 EPA多網段系統(tǒng)特點及性能分析3.7 小結參考文獻第4章 EPA線纜與安裝技術4.1 總體要求4.2 EPA線纜與安裝總體特性4.2.1 網絡拓撲的設計4.2.2 通信介質4.3 EPA網絡供電4.4 EPA本質安全與安全防爆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 小結參考文獻第5章 EPA網絡可用性技術5.1 工業(yè)以太網的可用性5.2 分布式環(huán)網冗余技術5.3 DRP冗余故障自診斷與自恢復5.4 DRP與EPA協(xié)議的協(xié)同應用5.5 DRP性能評估5.6 小結參考文獻第6章 EPA功能安全通信技術6.1 功能安全與功能安全通信6.1.1 安全功能響應時間6.1.2 功能安全通信模型6.1.3 工業(yè)控制網絡通信的風險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)議結構6.2.3 EPASafety系統(tǒng)架構6.2.4 EPA功能安全通信流程6.3 EPA功能安全通信應對風險的解決措施6.3.1 主要的EPASafety解決方法及與風險的對應關系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等級計算結果6.5 小結參考文獻第7章 EPA網絡安全技術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)網絡的定義和特點7.1.2 工業(yè)控制系統(tǒng)網絡安全的提出和意義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網絡安全特點7.2.2 EPA網絡安全的脆弱性分析7.2.3 EPA安全威脅與安全目標7.3 EPA縱深防御網絡安全技術7.3.1 EPA網絡安全結構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安全網橋7.3.7 EPA系統(tǒng)統(tǒng)一智能安全管理平臺7.4 小結參考文獻第8章 EPA功能塊應用進程與設備描述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、復合功能塊8.2 功能塊的鏈接與通信8.2.1 EPA功能塊應用進程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 設備描述8.3.1 設備描述格式8.3.2 設備描述要素8.3.3 設備描述文件的解析8.4 設備描述功能塊應用舉例8.4.1 設備模型8.4.2 EPA功能塊模型8.4.3 應用舉例8.5 小結參考文獻第9章 EPA測試技術9.1 EPA測試的內容9.2 一致性測試9.2.1 一致性測試的目的和內容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 網絡吞吐量測試9.3.4 非實時通信帶寬測試9.3.5 冗余恢復時間測試9.4 互可操作性測試9.4.1 互操作測試系統(tǒng)結構9.4.2 互操作測試內容9.4.3 EPA互操作測試的實施9.5 小結參考文獻第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 設備管理10.3.3 設備詳細信息訪問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 應用實例10.4 EPA通信在線監(jiān)控與診斷10.5 小結參考文獻第11章 基于EPA的控制系統(tǒng)的實際應用11.1 基于EPA系統(tǒng)在華東制藥的工程應用11.1.1 工藝簡介11.1.2 系統(tǒng)的安裝布置11.1.3 系統(tǒng)控制方案實施與應用11.2 基于EPA的系統(tǒng)在安全適用場合的應用11.3 小結

章節(jié)摘錄

版權頁：   插圖：   7）經濟性 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)以太網在線纜的布置和安裝上有一些特殊的要求，如網絡供電和安全防爆。 8）網絡供電 一般工業(yè)現(xiàn)場的供電方法都是采用專門設計的供電電路進行設備的供電，這樣雖然簡化了供電的設計和電源干擾的問題，但同時增加了供電布線的難度。如果能在已有網線的基礎上添加供電功能，將大大減小布線的復雜程度并簡化系統(tǒng)的安裝維護成本。 隨著以太網技術的發(fā)展和網絡建設的展開，以太網供電系統(tǒng)技術的開發(fā)和其標準化工作幾乎都同時提上了日程。相關廠商紛紛開發(fā)出以太網供電系統(tǒng)設備，而IEEE等標準組織也適時地制定出相關供電系統(tǒng)標準，為以太網建設的順利進行提供了配套供電工作技術。 對于以太網網絡供電系統(tǒng)的要求通常是：①應有足夠高的可靠性；②供電設備能向受電設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??；⑤有有效的監(jiān)控和自動保護機構；⑥供電系統(tǒng)的各項性能參數(shù)應符合國家和國際標準規(guī)范；⑦供電系統(tǒng)應便于管理維護等。 PoE（power over Ethernet）技術是指對現(xiàn)有的以太網CAT—5布線基礎架構不進行任何改動的情況下，借助一根常規(guī)以太網線纜在傳輸數(shù)據的同時供應電力，從而保證該線纜在為以太網終端設備（如IP電話機、無線局域網接人點AP、安全網絡攝像機以及其他一些基于IP的終端）傳輸數(shù)據信號的同時，還能為此類設備提供直流供電。實際上，任何需要數(shù)據連接并能在13W或更低功率下工作的設備都可采用以太網供電技術。PoE技術將電源和數(shù)據集成在同一個有線系統(tǒng)中，即在確?，F(xiàn)有結構化布線安全的同時，保證網絡的正常供電運作。PoE也被稱為基于局域網的供電系統(tǒng)PoL（power over LAN）或有源以太網（active Ethernet），在一些資料中也直接簡稱為以太網供電，這是利用現(xiàn)存標準以太網（10Mbit／s、100Mbit／s和1000Mbit／s計算機網絡）的傳輸電纜同時傳送數(shù)據和電功率的最新標準規(guī)范并保持了與現(xiàn)存以太網（10BASE—T、100BASE—T和1000BASE—T）系統(tǒng)和用戶的兼容性。

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