用户中心

资讯 > 封面特写

为工业以太网排忧解难

作者:C.G.Masi2011.03.08阅读 2982

  当John Lennon唱响其著名的歌曲:"…这并不容易,你知道这是多么的困难"时,他并不是在讲如何解决工业以太网自动化网络的问题,但这又恰恰是如此的贴切。工业以太网在工业自动化系统中的应用越来越多,其工具和技术在解决网络问题上的表现至关重要。
  在Control Engineering网络诊断调查中,让读者提出他们在创建和维护自动化网络过程中所碰到的问题,如:他们所使用的协议标准是什么?这些网络的运行状况如何?他们在使用何种工具,以及需要什么样的工具?
  "在咨询我们产品的来电中,超过80%包含了物理基础设施建设的问题,同样的,我听说其他自动化公司也有类似的情况。"Fluke Networks公司市场发展部经理Mara White说。
  西门子工业集团网络顾问Marty Jansons,将互联网协议(IP)寻址错误看作是网络故障的最大诱因之一。他说:"如果IP寻址错误,或者使用一个已经被分配给其他节点的地址,其所引发的事情足以让你头疼。"
  Molex公司网络接口产品经理Michael Frayne,将网络基础设施问题分成以下三个重要类别:
  ●介质(及其相关连接)
  ●网络配置
  ●故障和/或节点和链接上的不合格设备
  "与应用程序/网络配置相关的问题通常难以发现,"Frayne 说,"可能需要协议层(SNMP等)和具体设备的使用者一起合作才能发现问题的根本原因。"

  硬件还是软件?并非如此简单
  "你怎么知道你在找的是硬件还是软件的错误呢?"Faryne 继续说道,"例如CONTROL ENGINEERING China版权所有,介质的问题可能需要物理层诊断工具,测量诸如介质中的信号质量来进行判断。协议层和/或具体设备诊断工具可以用于判定某设备的失效是由于其应用环境所造成的还是其本身的严重故障。"

  "也许,你需要使用一个集成终端(兼顾硬件和软件工具),"Jansons指出。他建议从拥有一个附带PC,可用于监控网络通讯的网络分析工具开始。
  "让我们来看看排除故障的顺序,"White总结道,"一旦你可以判定故障的位置,并将其隔离在某一特定区域,乃至确认到某一特定设备上。任何的物理布线仪表都能完成接下来的工作。"
  维护和故障后诊断工具包括手持测试设备,在线设备,基于PC的笔记本电脑组件,监控软件和其他特定应用配件。
  相比于一个操作员用其经验来判断一个信号,一些新型的设备则从复杂的网络活动中提取关键的测量值。这些先进的功能通常由一台包含了协议分析和电信号分析于一体的手持终端工具来实现。

  回波影响
  另一种为物理层部件排除故障的工具是时域反射仪(TDR)。TDR通过网络介质发送脉冲并测量回波以判断问题所在,譬如,短接、开路或者误接线的连接器,过长的电缆,或者是不恰当的电缆类型。
  TDRs通过介质的阻抗特性来量化地确定等级(通过回波的强度)和位置(通过TDR接收到回波的时间),以判定故障所在。在一个故障,比如破损的电缆的发生地,其电缆的阻抗将与正常值不同。当电子脉冲到达这样的阻抗时,产生了中断,将其能量返回至TDR. 中断越严重,信号的反应就越强烈。中断距离TDR越远,信号返回的时间也越长。知道了电缆的正常阻抗特性,以及信号通过电缆的速度,TDR便可以计算出故障的严重性及其确切位置。
  安装一个全新的以太网时,有一个被普遍接受的要求就是:安装这需要100%地测试介质,并出具相关证书。介质测试仪,譬如电缆分析仪,可用于工业控制网络,尤其适用于在安装过程中校验安装是否正确。
  网卡
  除了常用的手持设备,网络诊断也可在配置有网卡(NICs)和其他相关软件的PC和便携式电脑上进行。Jansons说,"通常,交换机本身具备允许你辨识这些问题的功能,同时CONTROL ENGINEERING China版权所有,如果使用诸如SNMP(简单网络管理协议)这类开放性协议时,它可帮助你检查的不只是设备层的故障,甚至还包括端口层的问题。"
  所以,为工业以太网自动化网络排忧解难并不是一项可以不加以区别就按部就班完成的任务,它要复杂得多。它就像是工具箱,你需要根据特定的情况选择不同的工具。Control Engineering的文章给你提供建议控制工程网版权所有,让你知道如何将有用的工具放入工具箱,并在需要的时候选择它们。


  设计、操作、维修
  "网络诊断是成功部署工业以太网的三个重要步骤之一," Woodhead Connectivity(目前已成为Molex的一个部门)的Nick Jones在2002年12月期刊的"辅以智能设计和维护的网络诊断工具"一文中说,"第一步是正确的设计和建设控制工程网版权所有,包括匹配的诊断能力。第二步是良好的网络操作习惯,确保网络的健康,包括定期检测和主动维护。第三步是实施事故后维修,大多数的传统诊断只会实施这一步。"
  登载于2009年8月4日刊的文章Rockwell Automation的工业网络选择建议"罗列了工程师在使用工业以太网控制工厂自动化系统时须注意的十大问题。 Rockwell Automation工业自动化解决方案部的部门主管Steve Zuponcic,提供了此份清单。请见表格,十大网络健康和性能注意事项。

  十大网络健康和性能注意事项
  1. 使用合适的测试设备,从网络中收集信息
  2. 检查回波损耗
  3. 确保电缆保持干燥
  4. 考虑插入损失
  5. 温度过高将降低可靠性
  6. 安装材料可能会影响电缆的性能
  7. 查看直流电阻
  8. 检查光纤连接器
  9. 保持清洁
  10. 注意在网络设计中不要增大损耗

  工业以太网的主要特性
  1.网络结构:不要将办公领域的拓扑结构直接运用到工业现场CONTROL ENGINEERING China版权所有,而要结合现场的设备/机器来选择以太网的拓扑结构。办公领域的以太网结构一般是基于商业级别产品来设计的,这意味着这些产品是在一个可温控的环境下,且交换机通常会被设计到星型拓补结构当中。而构建工业以太网需要考虑很多不同的情况和附加特性的要求,比如高速冗余。
  2.协议:关于以太网,最重要的一点就是它的电缆。你需要为这些自动化应用领域选择合适的工业网络协议。
  3.数据吞吐量:这里指的并不是网络的传输速度有多快,而是指数据能够快速,可预知的到达它需要去的地方。
  4.网络配置:这里指的不是如何简便地建立起网络,而是如何运用尽量少的组态程序来实现所需要的功能。


  5.规划在前:以太网的设计不能只满足当前应用,而要充分考虑到今后可能添加的应用。
  6.旧系统:对于工业以太网而言,最重要的一点并不是以太网本身,而是如何与来自不同的供应商的已有网络及设备相结合。
  7.成本:工业以太网的最主要费用并不是其组件的成本,而是工程、建设和维护所产生的费用。  

版权声明:版权归控制工程网所有,转载请注明出处!

频道推荐

关于我们

控制工程网 & CONTROL ENGINEERING China 全球工业控制、自动化和仪器仪表领域的先锋媒体

CE全球

联系我们

商务及广告合作
任小姐(北京)                 夏小姐(上海)
电话:010-82053688      电话:18616877918
rendongxue@cechina.cn      xiashuxian@cechina.cn
新闻投稿:王小姐

关注我们的微信

关于我们 | 网站地图 | 联系我们
© 2003-2020    经营许可编号:京ICP证120335号
公安机关备案号:110102002318  服务热线:010-82053688