提高工业以太网可靠性和稳定性的分析

网络与通信・网络与通信电子技术与软件工程•37 [关键词]工业以太网的可靠性和稳定性现场总线控制系统对工业以太网具有很高的可靠性和稳定性. 根据要求，作者分析了影响稳定性的因素. 针对单元使用工业以太网过程中出现的问题，对工业以太网进行逐一操作，并提出相应的解决方案，以提高工业以太网的可靠性和稳定性. 解. 摘要工业以太网已经成为自动化领域中的一种流行技术，并且有取代传统现场总线技术的趋势. 现场总线控制系统对工业以太网的稳定性和可靠性有很高的要求. 一旦发生故障，将给企业带来巨大的经济损失或危及人身安全，并造成重大安全事故. 网络冗余是一种典型的高可用性网络技术，可提高工业以太网的可靠性. 它使用冗余网络通信链路来确保信息传输的可靠性. 为了提高工业以太网的可靠性和安全性，在现场总线控制系统中引入了IEEE 802.1W快速生成树协议（RSTP）. RSTP要求每个交换机都以环形方式相互连接，通过环路提供冗余链路，并根据交换机中运行的快速生成树算法从链路故障中恢复.

通过对工厂生产车间和物流中心的工业控制网络的现场调查，总结并分析了工业以太网的可靠性和稳定性，并结合工厂工业控制网络的运行和管理现状进行了分析. 以下四个方面: 1硬件选择类型（1）一个车间: 工业控制网络相对复杂. 环形网络使用5个Siemens SCAL X414，其他访问交换机使用13个Siemens SCAL X208和3个Siemens SCAL X206. （2）两辆车: 环网选择5套SCAL X414，放置在车间的天花板上，然后通过放置在中央控制室中的CISCO 3650G-24TS进入中央计算机室. （3）三个讲习班: 能源管理中心使用CISCO 2950交换机连接到服务器，每个子站与Siemens SCAL X204和能源管理中心形成星形网络. （4）物流中心: 原料高架仓库中央控制室通过一台CISCO 2960-24TC交换机与服务器相连，变电站通过三台Siemens SCAL X204形成星型网络. 成品高架仓库的中央控制室通过一个H3C S1224R和两个H3C S1016R在控制现场形成星形网络. 2网络连接（1）第一车间: 全部使用西门子6芯多模光缆进行连接，连接部分采用普通光纤接线盒加耦合器.

（2）第二车间: 全部使用国产4芯多模光缆进行连接，连接部分采用普通的光纤接线盒和耦合器. 提高工业以太网的可靠性和稳定性的分析/朱永东，李斌（3）研讨会3: 由于能源管理系统由多个子系统组成，并且由不同的集成商完成，因此连接部件种类繁多，种类繁多，包括使用6芯多模光缆和光的产品，以及使用超五类双绞线电缆和5端口HUB中继连接的产品. （4）物流中心: 成品架空仓库均通过双绞线连接，并且在控制台下方的PC上还连接了8个HUB. 原料高架仓库3套西门子SCAL X204通过国产4芯多模光缆连接，其余通过超五类双绞线连接. 3故障描述3. 1自2011年以来，第一家工厂发生以下故障，并且某些故障频繁发生. （1）第一个车间的中央控制骨干网的YT607区段以及第二个车间的风送丝区段和送丝区段有多个光纤断头. （2）YT603段和YT607段之间的光纤通信光纤断开. （3）第三车间的电源闪烁，电源模块烧坏. （4）叶丝处理部分（YT603）CP443-1网卡经常崩溃. （5）真空回潮段（YT618）真空回潮主机（130号机）变电站频繁掉线.

（6）更换某些环形网络交换机后，无法连接网络. 3. 2第二个车间的工业控制网络没有问题. 3. 3第三车间的主要故障发生在网络中断且无法正常通信时. （1）空调通讯报警，中断. （2）负压站的PLC控制系统的通信故障，模块报警并且无法建立通信. （3）自动供水系统通信模块的警报失败，并且远程监视中断. 3. 4物流中心的主要故障表现为硬件，并且网络设备故障经常发生. （1）16端换机故障，无法连接网络. （2）8端换机故障，无法连接网络. （3）无线AP（由DLINK无线路由器代替）出现故障，无法连接无线网络. （4）双绞线接线繁杂，没有标签或标识. 随机连接会导致辅助环网并导致本地网络故障. 4工业以太网的可靠性和稳定性评估4​​.1. 硬件选择方面的问题（1）交换机选择不统一，从而增加了备用交换机或备用交换机备件的成本. （2）交换机型号相同时，请注意版本是否均为最新版本（或产品）. 否则，由于版本不一致以及后续更换单个交换机期间硬件版本更改而导致无法升级软件版本，并且网络无法正常通信. （3）生产现场或中央控制室中使用的交换机必须至少为企业级交换机，并且不能使用SOHO级交换机. 在高温，高湿，多尘和强电磁环境下，SOHO级开关会迅速失效，从而导致生产控制中断.

（4）生产站点必须严格控制无线AP的使用. 即使要使用它们以太网接口可靠性测试，也必须选择知名品牌的企业级产品或更高级别的产品. 您不得使用SOHO级无线产品. 这不仅会造成您自己的网络故障，还会干扰生产站点上的其他无线网络. 4.2网络连接中的问题（1）光缆的选择必须充分考虑性和本地维护能力. 车间的工业控制网络与西门子6芯多模光缆相连. 西门子6芯多模光缆的直径比国产通用多模光缆的直径稍粗. 用户的本地光纤熔接机都是普通的光纤熔接机. 造成熔接时，只能将玻璃丝熔接以太网接口可靠性测试，但是光纤保护套通常无法保护熔接点，当轻触或拉动熔接点时，熔断点会断裂. （2）光纤接线盒的选择必须科学规范，充分满足熔接芯数的要求并有适当的预留，必须与耦合器连接，并保持耦合器的接口用于日常维护；否则，光纤跳线将无法使用或没有备用线路. （3）工业控制站点之间或工业控制站点与中央控制室之间的连接必须通过光缆进行连接，并且应使用交换机与光模块的直接连接. 请勿使用光连接，因为光的可靠性过低，这会导致网络间歇性中断. 严格禁止使用双绞线通过小型HUB中继进行连接，因为所连接网络的可靠性太低，无法满足工业控制网络的需求.

（4）如果需要在工业控制现场使用双绞线连接，建议使用知名品牌（例如AMP，Simon等）高质量的屏蔽双绞线，并且必须具有配套的配线架，模块和水晶头还必须良好接地，以具有屏蔽作用. 4. 3存在的问题（1）大多数工业控制开关和PLC由电气柜直接供电，而不由UPS供电. 这很容易导致开关电源模块或主板由于电压不稳定而烧毁并中断网络. （2）到目前为止，还没有一套用于统一管理工厂的工业控制网络的网络管理软件，导致故障检测滞后和定位不准确. 不可能量化交换机CPU，内存负载和交换机电源的管理. 通过以上简要介绍和问题描述，应从硬件选择，网络连接，稳定电源，网络管理软件等十个切入点解决提高工业以太网的可靠性和稳定性，从而可以有效地改善工业以太网. 可靠性和稳定性. 作者单位陕西中烟工业股份陕西省延安市延安卷烟厂716000

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