造纸工业中局域网的运用

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本文作者：袁静涛、皮小兰 单位：武汉市第一轻工业学校

1局域网

1.1局域网的一般概念及应用

局域网（LocalAreaNetwork，LAN）是指在某一区域内由多台计算机互联成的计算机组。一般是方圆几千米以内。局域网可以实现文件管理、应用软件共享、打印机共享、工作组内的日程安排、电子邮件和传真通信服务等功能。局域网是封闭型的，可以由办公室内的两台计算机组成，也可以由一个公司内的上千台计算机组成。局域网在地域上范围较小，在造纸工业中常见的是小到一个工段、一个车间，大到整厂的全集成自动化系统。

网络中的计算机等设备要实现互联，就需要以一定的结构方式进行连接，这种连接方式就叫做“拓扑结构”，通俗地讲这些网络设备如何连接在一起的。

1.1.1目前常见的网络拓扑结构主要有以下四大类：

星型结构：星形网通过点到点链路接到中央结点的各站点组成的。通过中心设备实现许多点到点连接。环型结构：由连接成封闭回路的网络结点组成的，每一结点与它左右相邻的结点连接。

总线型结构：采用单根传输线作为传输介质，所有的站点都通过相应的硬件接口直接连接到传输介质。

树型树型：采用分级的集中控制式网络，

由于星形拓扑结构单个连接点的故障只影响一个设备，不会影响全网，容易检测和隔离故障,便于维护；任何一个连接只涉及到中央结点和一个站点，因此控制介质访问的方法很简单，所以星形拓扑结构在在现代造纸工业中得到普通应用。

1.1.2网络传输介质

网络传输介质是网络中发送方与接收方之间的物理通路，它对网络的数据通信具有一定的影响。常用的传输介质有：双绞线、同轴电缆、光纤、无线传输媒介。双绞线电缆：将一对以上的双绞线封装在一个绝缘外套中，为了降低信号的干扰程度，电缆中的每一对双绞线一般是由两根绝缘铜导线相互扭绕而成，也因此把它称为双绞线。目前市面上出售的一般为5类和超5类两种，在传送信号时超5类双绞线的衰减更小，抗干扰能力更强，最大传输范围可达500米。因此在造纸行业的网络组装中得到运用。

同轴电缆：由一根空心的外圆柱导体和一根位于中心轴线的内导线组成，内导线和圆柱导体及外界之间用绝缘材料隔开。由于日常维护不方便，一旦一个用户出故障，便会影响其他用户的正常工作，现在企业网路组装中已很少使用。

光纤：是由一组光导纤维组成的用来传播光束的、细小而柔韧的传输介质。光纤的电磁绝缘性能好、信号衰小、频带宽、传输速度快、传输距离大。主要用于要求传输距离较长、布线条件特殊的主干网连接。

无线电波无线电波是指在自由空间（包括空气和真空）传播的射频频段的电磁波。无线电技术是通过无线电波传播声音或其他信号的技术。

2造纸工厂网络的构成分析

一般来说，一个造纸厂应该包括信息管理系统、财务管理系统、系统维护及其它三个方面。而在实际造纸过程中，又包括了浆厂、纸厂、碱回收、电力四个子系统（图1-1）。当计算机刚应用于工业及其管理时,信息管理系统与控制系统之间是相对独立的,而控制系统之间也是相互独立的,这种传统的结构仅能解决局部控制问题,而不能实现大系统协调工作。为了实现控制协调,相关的控制系统之间应有数据的交流,如:浆厂的控制后段与纸厂的质量控制系统是紧密地联系在一起的,这就要求这两个系统之间的数据是动态快捷的相互流动,以实现产品的质量控制在最稳定的状态。由于计算机技术的发展限制及通讯协议的多重性,解决数据流动的方法是采用通讯“接口”,这种对策解决了局部数据的流动问题。可以分析出,数据流的流动均通过“接口”,这就要求“接口”具有强大的数据收发能力及庞大的数据承载空间能力,以达到数据的“及时到位”控制地点。

而事实上由于软、硬件的限制,“接口”只能处理少量数据的接发。大量工作都需要数据服务器来完成。而服务器要完成数据处理，必须保证网路的通畅。在实际运用过程中，拓扑结构我们通常采用星型网络，在网络出现故障时候能够保障其它系统正常运行。

众所周知,对于制浆及造纸过程的控制来说,数据的实时通迅是控制系统的又一要求,所谓实时控制网就是为此目的而开发的,它的主要特点是:实时、通迅速度高(可达100Mb/s)、系统可靠性好、易扩展以及普理维修快捷。在实时运用过程中，我们为了管理方便快捷，我们把浆厂自控系统、纸厂自控系统、碱回收系统组合成为实时控制系统。

由于过程控制系统又是受工厂管理系统的影响,来实现生产的计划管理以形成工厂的大系统运行。工厂管理网络的特点是:非实时、量大以及用户多。控制网络与厂管理网络混在一个网络线上,这样网络结构简单,花费小。但会影响实时控制信息的传输质量。试想:当工厂的管理人员向财务部门调用财务报告时,自控操作员也发出了某个目标的控制命令,而此时财务的数据正在网上传送,这样,操作员命令就有可能被延误。为了解决这个问题,将控制系统的优先权提高就会影响管理数据的传送。如果将控制网络与厂管理网络分成两个网络,那么,这两个网络之间又如何实现数据交换呢?在实时运用过程中，我们为了管理方便快捷，我们把信息管理系统、财务管理系统、系统维护组合成为网络控制系统。

为了实现更好控制和管理，我们需要将网络控制系统和实时控制系统实现组合，这时，我们便可以采用性能高的千兆交换机来实现。而大量数据处理则交给数据处理服务器来实现（如图1-2）。在工厂管理网络中,使用一定的公共协议如:TCP/IP,而在数据服务器中运行开放的数据库:OR-ACLE,这样通过数据服务器对实时控制信号的访问(如需要可将数据进行一定模式的过滤),而管理网络上的节点只需通过一定的软件联接方式如:SQL,就可通过网络访问数据服务器中的数据库,将数据读入并可用其他软件处理,如:PC机的数据库可以是ACESS。

3工业控制网络搭建简要介绍

3.1主干网

主干网主干网为一光纤环形网，通讯速率100Mbps以上。保证主干网的通讯速率在大型网络中显得尤为重要。环网由若干个网段首尾相连而成。中间节点为光纤交换模块OSM。OSM是保证网络通讯速率达到100Mbps以上的关键部件，它能保证网络工作在交换式双式模式下。

网络发生故障后的高速重配置时间对工业应用是至关重要的，否则网络上连接的设备（终端或子网）会将通信连接清除。这可能引起工厂生产过程的失控或紧急停车而造成重大损失。因此要求通讯控制过程要相当可靠，至少在发生故障（电缆断线或交换模块失效）后零点几秒内网络能够重新配置（通讯再恢复）。

主干网还可以根据工程实际情况采用星型网络。另外，将光纤交换模块OSM更换成电气交换模块ESM，将光纤改换成超5类双绞线。一般来讲，使用多模玻璃光纤（62.5/125UM）和光纤交换模块OSM来构筑环网，环网上的OSM$数量不超过50个，每个网段最大传输距离不超过3000米，因此网络最大覆盖范围一般能达150000米.使用单模玻璃光纤（10/125UM）和光纤交换模块OSM来构筑环网，每个网段最大传输距离不超过26KM，因此理论计算机网络最大覆盖范围一般能达26*50=1300KM。

因此，仅使用电气器件和介质，就能很容易地构筑一个中型厂集成自动化系统。由于实际的工程项目有大有小，考虑到系统需要处理的数据量和传输量的繁重与否，环形网可以采用1个或2个乃至多个服务器。当然，在构筑简单的小规模系统时，也可以不采用服务器.

3.2网络扩展

在主干网上的交换模块一般具有4个甚至6个分支连接端口，每个端口均可通过双绞线连接若干个操作员站OS或工程师站（ES），也可通过光缆或双绞线与子网相连。

4小结

现代化的工厂特别是制浆及造纸厂,使用网络管理及控制是至关重要的,而选择正确的网络形式是关键中的关键。根据本文的分析可得出:将管理网络与实时控制网络分开并使用数据服务器将其有机的联系在一起,这样,既能实现两个网络之间的数据自由流动,又使它们工作在最高效率状态。选择好的网络管理将给本厂生产效率的提高和现代化建设带来极大作用。