工業以太網在新華過程控制系統中的應用

TISNet是新華集團最新推出的基于網絡的智能工業信息化控制系統（Intelligent Industrial Information Solution Based on Network）。

隨著工業自動化過程控制理論和計算機技術的迅猛發展，以及對工業自動化過程控制系統的可靠性、復雜性、功能的完善性、系統的可維護性、人機界面的友好性、數據的可分析可管理性等各個方面都提出了愈來愈高的要求，新華集團根據多年來在電力、石油、化工、冶金、造紙、水泥、市政工程、環保、交通、鐵路等自動化控制領域的成功經驗，充分利用網絡通信技術、計算機硬件技術、嵌入式系統技術、現場總線技術、組態軟件技術、數據庫技術、多媒體技術，全面提升分散控制系統的技術水平，不斷豐富系統所涵蓋的內容，推出了基于網絡的新一代自動化控制系統TISNet系列 。

TISNet控制系統主要用于石油、化工、冶金、造紙、水泥、污水處理等市政環保工程中的數據傳輸、信息處理與控制以及交通運輸、公路、鐵路、大橋及大氣污染等監控。

TISNet控制系統最為主要的特點是其控制層為DCS，現場層為PLC，具有分散控制系統DCS的優點和可編程控制PLC的分散性和靈活性。DCS系統的主要特點：功能全；可靠性高；系統開放易擴展；采用了安全可靠的網絡通訊技術；具有綜合性和專業性、人機對話功能強；管理能力強。PLC系統的主要特點：IO模件成熟可靠，運行速度快，組合靈活；良好的兼容性；程序編制及生成簡便。PLC系統能很好地完成工業實時順序控制、條件控制、計數控制、步進控制等功能；能夠完成模數轉換、數據處理、通訊聯網、實時監控等基本功能。TISNet控制系統融合了以上兩個系統的所有優點。

TISNet-P600系統主要用于IO總點數在1000點以上、5000點以下的冗余控制系統。TISNet-P600系列控制系統的硬件是基于新華數碼控制系統的冗余控制單元（XCU）＋模塊化的可編程I/O設備；軟件是新華TISNet-P軟件包，集成了組態軟件、編程軟件、內嵌專業化的控制算法、設備驅動、人機接口、以及必要的調試環境等；網絡是以太網連接控制器單元，以太網連接I/O設備。優點是集成、開放、靈活、實用；應用于中大型控制工程項目自動化應用場合，尤其是在過程處理及工業制造工程中的應用。

TISNet-P600系列產品特性：

冗余的新華控制單元XCU,采用32位主處理器

冗余的以太網通訊網路，通訊速率10Mbps/100Mbps

掃描執行周期可達0.25us，網絡數據刷新周期可達0.1s

提供了大容量可擴展的存儲空間，便于用戶應用程序的擴展

高度的可靠性、穩定性 、實時性

集中的，可視化圖形組態方式

符合IEC 61131－3標準的應用指令和控制算法

開放的結構，可以同管理級進行通訊

可靠的在線編程、友好的人機界面、方便的在線參數修改能力

具備極強的數據處理能力。交互方便，快速可靠

具備控制器互聯功能，可用于分散控制系統

具備遠程I/O功能，可大量節省配線成本，傳輸速度高達2.5Mbps

具備完善的自診斷、信息和報警指示功能

XCU-net作為主算法控制器。配置低功耗的工控主機板，擴展兩個10Mbps的雙網口，裝載Windows CE.NET嵌入式操作系統，運行OnXDC算法與設備控制程序。可冗余配置。每一對冗余的XCU最多可以帶4個I/O控制站，每一個I/O控制站配置一塊帶CPU的雙通道以太網接口模件，該接口模件安裝安裝于CPU總線插槽，每個CPU總線插槽可以安裝6塊IO模件并且最多可以連接3個擴展I/O總線插槽，.每個擴展I/O總線插槽最多可以插8塊I/O模件，這樣每個IO站最多能帶30塊I/O模件。

xFES以太網交換機用于TISNet系列產品中，作為100Mbps以太網及10Mbps以太網之間的網絡互聯。以網絡交換機模件xFES-1005 為例，其產品規格如下：

符合標準：IEEE802.3 10BASE-T，IEEE802.3 100BASE-TX

協議：CSMA/CD

拓撲結構：星型/樹型

端口：5個10/100Mbps RJ-45端口，每個端口均可作為UPLINK口

網絡類型：10BASE-T 3類或5類UTP雙絞線 100BASE-TX 5類UTP雙絞線

LED指示燈：電源指示燈，5個端口的10M或100M指示燈

MAC地址：2K（5口）

交換緩沖區：128KB（5口）

供電： DC24V（雙路高選）

運行環境：溫度 0-40 濕度 10-90%RH

貯存環境：溫度 -20-70 濕度 5-90%RH

TISNet-P600系統設計有兩層網絡，即實時數據網XDCNET和I/O網路IONET。這兩層網絡都采用工業以太網。為確保實時數據傳輸的確定性TISNet-P600系統配置A、B、C等3條網絡：A、B網冗余配置，傳輸實時數據；C網配置在HMI站之間，傳輸文件。將傳輸實時數據和傳輸文件用的網絡完全分開。IONET為XCU與I/O之間的冗余網絡。

TISNet人機接口站 （HMI）由工業PC構成，Windows軟件平臺，運行新華公司的TISNET－P軟件包。工程師站、操作員站可互為熱備用，每臺操作員站均可通過授權升級成為工程師站。冗余系統均配備兩塊工業以太網卡用于實時數據網，使用非實時數據網時還需再配一塊網卡。HMI站的網卡IP地址可參考windows操作系統中關于網絡方面的安裝配置說明，A網卡IP地址為222.222.221.X；B網卡IP地址為222.222.222.X；C網卡IP地址為222.222.223.X，X為HMI的節點號。

由于TISNet-P600的通訊網絡采用了主流商用硬件構成的高速、高性能通訊網絡——快速工業以太網，因此使其具有許多優點：

其基于國際標準的開放式通訊網絡，兼容IEEE802.3和TCP/IP協議，標準網絡結構確保了系統的擴展和升級能力。所有站點均直接與實時通訊網絡相連，沒有通訊網關，所有HMI、XCU均直接連在冗余的雙網上，數據鏈路安全、可靠。主干網絡以及控制器與I/O站之間的通訊均采用TCP/IP協議，相比通訊協議不同的DCS系統減少了協議轉換的環節，是目前DCS產品中通訊效率最高的一種。具有每0.1秒鐘刷新六萬四千點的高速處理能力，十兆位/秒或一百兆位/秒傳輸速率。增強的實時通訊功能，采用標準工業以太網雙絞線或同軸電纜或光纜連接，最大節點數可達250個。采用物理、邏輯雙重化冗余 ，可采用星形或總線型或者虛擬環形的網絡拓撲結構。