工业以太网控制系统论文（共11篇）
工业以太网控制系统论文 篇1
基于工业以太网的隧道本地控制系统
1 本地控制系统功能 隧道内本地控制器的主要控制对象是洞口和洞内的CO/VI检测器、风速风向检测器、车道控制器、交通信号灯、消防水泵以及横通道内的`各种设施(横通道门及横通道照明).设备设施的控制回路和信号采集回路主要接入本地控制器.
作 者：赵鹏飞 作者单位：广东新粤交通投资有限公司刊 名：广东科技英文刊名：GUANGDONG SCIENCE & TECHNOLOGY年，卷(期)：“”(14)分类号：U4关键词：
工业以太网控制系统论文 篇2
对工业自动化领域而言, 大量的智能设备可通过各种途径连到Internet上, 通过网络相互传递信息和数据, 实现智能化现场设备的功能自治性、系统结构的高度分散性以及监管控一体化。现场总线 (FieldBus) 就是顺应这一形势发展起来的新技术。现场总线的出现, 标志着工业控制技术领域又一新时代的开始。这一技术的发展, 对实现面向设备的自动化系统起到了巨大的推动作用。与传统的集散控制系统 (Distributed ControlSystem, DCS) 相比, 他具有全开放、全分散、互操作等优点, 但还是有很大的局限性, 主要表现在以下几方面。
(1) 目前的现场仪表和设备的计算能力和信息处理能力较低, 复杂的控制功能仍集中在一台控制计算机上, 不能实现全分散控制, 存在风险集中的现象。
(2) 现场总线仅作为系统的一个组成部分, 位于系统的底层, 不足以实现系统的全开放性结构。系统架构呈垂直组合状, 数据通信存在瓶颈。
(3) IEC61158标准包括8种类型的现场总线, 相互之间差异较大, 不能实现互操作, 彼此连接存在一定困难。
(4) 系统中所有控制器独立运行, 各执行独立的数据处理, 难以做到所有信息共享, 导致系统实时性不尽如人意。
上面的阐述说明传统经典的PLC和现场总线技术已不适合这种要求。即使是像工业PC, OPC等技术, 只要他们被镶嵌在传统的系统结构中, 也只能是对系统的功能作些边缘性的提高。
因此, 为减轻繁重的编程工作和达到系统的简单化, 需要对系统的结构进行变革。随着信息技术的不断飞跃发展, 工业控制领域中必然会产生一种能够弥补现场总线缺陷, 实现全系统统一、高效、实时的控制策略。工业以太网就是适应这一需要而迅速发展起来的控制技术。在所有的网络技术中, 以太网技术是至今最理想的选择, 他能满足如下所有要求:
(1) 充分考虑今后的发展需要, 具有高传输速率, 目前达到100Mb/s。
(2) 高传输安全性和可靠性, 集线器技术的确定性。
(3) 集线器的应用可不需考虑网络的扩展。
(4) 建立了一种标准:一个新的工控总线标准。
(5) 与IT连接, “世界标准”的TCP/IP技术的应用。
(6) 在整个网络中的随机网络存取技术。
以太网 (Ethernet) , 既是一种计算机接入局域网络的技术。由于以太网传送速率的大幅度提高, 物理层标准的工业化以及以太网集线器技术的形成, 千兆以太网技术和无碰撞全双工光纤技术的出现, 使得这一先进的网络技术被推进到早先认为不适宜的工业控制网络中, 形成了工业以太网技术。与目前的基于现场总线的控制网络相比, 基于工业以太网技术的控制网络是一种低成本 (许多商用以太网的芯片组与技术可以借用) 、高性能的控制网络解决方案。
1 Ethernet应用于工业现场的关键技术
一般来讲, 工业以太网是专门为工业应用环境设计的标准以太网。工业以太网在技术上与商用以太网 (即IEEE802.3标准) 兼容, 工业以太网和标准以太网的异同可以比之与工业控制计算机和商用计算机的异同。但在产品设计时, 在材质的选用、产品的强度、适用性以及实时性、可互操作性、可靠性、抗干扰性甚至本质安全等方面能满足工业现场的需要。
1.1 通信确定性与实时性
工业控制网络不同于普通数据网络的最大特点在于它必须满足控制作用对实时性的要求, 即信号传输要足够快和满足信号的确定性。实时控制往往要求对某些变量的数据准确定时刷新。由于Ethernet采用CSMA/CD方式, 网络负荷较大时, 网络传输的不确定性不能满足工业控制的实时要求, 故传统以太网技术难以满足控制系统要求准确定时通信的实时性要求, 一直被视为“非确定性”的网络。
工业以太网采取了以下措施使得该问题基本得到解决:
(1) 采用快速以太网加大网络带宽。Ether-net的通信速率从10, 100 Mb/s增大到如今的1, 10Gb/s。在数据吞吐量相同的情况下, 通信速率的提高意味着网络负荷的减轻和网络传输延时的减小, 即网络碰撞机率大大下降, 从而提高其实时性。
(2) 采用全双工交换式以太网。用交换技术替代原有的总线型CSMA/CD技术, 避免了由于多个站点共享并竞争信道导致发生的碰撞, 减少了信道带宽的浪费, 同时还可以实现全双工通信, 提高信道的利用率。
(3) 降低网络负载。工业控制网络与商业控制网络不同, 每个结点传送的实时数据量很少, 一般为几个位或几个字节, 而且突发性的大量数据传输也很少发生, 因此可以通过限制网段站点数目, 降低网络流量, 进一步提高网络传输的实时性。
(4) 应用报文优先级技术。在智能交换机或集线器中, 通过设计报文的优先级来提高传输的实时性。
1.2 稳定性与可靠性
传统的Ethernet并不是为工业应用而设计的, 没有考虑工业现场环境的适应性需要。由于工业现场的机械、气候、尘埃等条件非常恶劣, 因此对设备的工业可靠性提出了更高的要求。在工厂环境中, 工业网络必须具备较好的可靠性、可恢复性及可维护性。
为了解决在不间断的工业应用领域, 在极端条件下网络也能稳定工作的问题, 美国Synergetic微系统公司和德国Hirschmann, Jetter AG等公司专门开发和生产了导轨式集线器、交换机产品, 安装在标准DIN导轨上, 并有冗余电源供电, 接插件采用牢固的DB-9结构。此外, 在实际应用中, 主干网可采用光纤传输, 现场设备的连接则可采用屏蔽双绞线, 对于重要的网段还可采用冗余网络技术, 以此提高网络的抗干扰能力和可靠性。
1.3 安全性
在工业生产过程中, 很多现场不可避免地存在易燃、易爆或有毒气体等, 对应用于这些工业现场的智能装置以及通信设备, 都必须采取一定的防爆技术措施来保证工业现场的安全生产。
在目前技术条件下, 对以太网系统采用隔爆、防爆的措施比较可行, 即通过对Ethernet现场设备采取增安、气密、浇封等隔爆措施, 使现场设备本身的故障产生的点火能量不外泄, 以保证系统运行的安全性。对于没有严格的本安要求的非危险场合, 则可以不考虑复杂的防爆措施。
工业系统的网络安全是工业以太网应用必须考虑的另一个安全性问题。工业以太网可以将企业传统的三层网络系统, 即信息管理层、过程监控层、现场设备层, 合成一体, 使数据的传输速率更快、实时性更高, 并可与Internet无缝集成, 实现数据的共享, 提高工厂的运作效率。但同时也引入了一系列的网络安全向题, 工业网络可能会受到包括病毒感染、黑客的非法入侵与非法操作等网络安全威胁。一般情况下, 可以采用网关或防火墙等对工业网络与外部网络进行隔离, 还可以通过权限控制、数据加密等多种安全机制加强网络的安全管理。
1.4 总线供电问题
总线供电 (或称总线馈电) 是指连接到现场设备的线缆不仅传输数据信号, 还能给现场设备提供工作电源。对于现场设备供电可以采取以下方法:
(1) 在目前以太网标准的基础上适当地修改物理层的技术规范, 将以太网的曼彻斯特信号调制到一个直流或低频交流电沾上, 在现场设备端再将这两路信号分离开来。
(2) 不改变目前物理层的结构, 而通过连接电缆中的空闲线缆为现场设备提供电源。
1.5 工业以太网协议
由于工业自动化网络控制系统不单单是一个完成数据传输的通信系统, 而且还是一个借助网络完成控制功能的自控系统。它除了完成数据传输之外, 往往还需要依靠所传输的数据和指令, 执行某些控制计算与操作功能, 由多个网络节点协调完成自控任务。因而它需要在应用、用户等高层协议与规范上满足开放系统的要求, 满足互操作条件。
对应于ISO/OSI七层通信模型, 以太网技术规范只映射为其中的物理层和数据链路层, 而在其之上的网络层和传输层协议, 目前以TCP/IP (传输控制/网间) 协议为主 (已成为以太网之上传输层和网络层“事实上的”标准) 。而对较高的层次如会话层、表示层、应用层等没有作技术规定。目前商用计算机设备之间是通过FTP (文件传送协议) 、Telnet (远程登录协议) 、SMTP (简单邮件传送协议) 、HTTP (WWW协议) 、SNMP (简单网络管理协议) 等应用层协议进行信息透明访问的, 它们如今在互联网上发挥了非常重要的作用。但这些协议所定义的数据结构等特性不适合应用于工业过程控制领域现场设备之间的实时通信。
为满足工业现场控制系统的应用要求, 必须在Ethernet+TCP/IP协议之上, 建立完整的、有效的通信服务模型, 制定有效的实时通信服务机制, 协调好工业现场控制系统中实时和非实时信息的传输服务, 形成为广大工控生产厂商和用户所接收的应用层、用户层协议, 进而形成开放的标准。为此, 各现场总线组织纷纷将以太网引入其现场总线体系中的高速部分, 利用以太网和TCP/IP技术, 以及原有的低速现场总线应用层协议, 从而构成了工业以太网协议。
2 典型工业以太网
随着以太网技术的高速发展及它的80%的市场占有率和现场总线的明显缺陷, 促使工控领域的各大厂商纷纷研发出适合自己工控产品且兼容性强的工业以太网。其中应用最为广泛的工业以太网之一是德国西门子公司研发的SIMATIC NET工业以太网。它提供了开放的, 适用于工业环境下各种控制级别的不同的通信系统, 这些通信系统均基于国家和国际标准, 符合ISO/OSI网络参考模型。SIMATIC NET工业以太网主要体系结构是由网络硬件, 网络部件, 拓扑结构, 通行处理器和SIMATIC NET软件等部分组成。
2.1 SIMATIC NET工业以太网基本类型和网络硬件
SIMATIC NET工业以太网有2种类型, 分别为10Mbit/s工业以太网和100Mbit/s工业以太网。它是利用带传输技术, 基于IEEE802.3利用CSMA/CD介质访问方法的单元级和控制级传输网络。在西门子工业以太网中, 通常使用的物理传输介质是屏蔽双绞线 (TP) , 工业屏蔽双绞线 (ITP) 以及光纤。TP连接常用于端对端的连接。一个数据终端设备 (DTE) 直接连接到网络连接元件端口, 而该设备负责将信号进行放大和转发。在SIMATIC NET工业以太网中, 这些网络连接元件有OLM (光学链接模板) , ELM (电气连接模板) , OSM (光学交换机模板) , ESM (电气交换机模板) 。DTE与连接元件之间通过TP或ITP电缆连接。
2.2 SIMATIC NET工业以太网网络部件
SIMATIC NET工业以太网网络部件包括工业以太网链路模板OLM, ELM和工业以太网交换机OSM/ESM和ELS以及工业以太网链路模块OMC。其中OLM (光链路模块) 有3个ITP接口和二个BFOC接口。ITP接口可以连接三个终端设备和网段, BFOC接口可以连接二个光路设备 (如OLM等) , 速度为10Mbit/s。ELM (电气链路模块) 有3个ITP接口和一个AUI接口。通过AUI接口可以将网络设备连接到LAN上, 速度为10Mbit/s。在普通OSM上, 电气接口 (TP/ITP) 都是10/100 Mbit/s自适应的且线序自适应。光纤接口为100Mbit/s全双工的BFOC接口, 适用于多模光纤连接。二个OSM之间的最远距离为3km。在同一个网段上最多可以连接50个OSM, 则扩展距离为150km。同时它还有地址学习, 地址删除, 设置传输波特率 (10或100Mbit/s) 及自适应功能, 简化了网络配置和增强了网络扩展能力。此外, 根据IEEE802.1Q标准, OSM/ESM还支持VLAN (虚拟局域网) , 它提供数据包的VLAN优先权标签。它将数据分配为由低到高 (0-7) 的优先权级别, 对于没有目的地址的数据包则被视为低优先权的数据帧。
2.3 SIMATIC NET工业以太网的拓扑结构
2.3.1 总线型拓扑结构
在OLM或ELM的总线拓扑结构中, DTE设备可以通过ITP电缆及接口连接在OLM或ELM上。每个OLM或ELM有三个ITP接口。OLM之间可以通过光缆进行连接, 最多可以级联11个。而在ELM之间可以通过ITP XP标准电缆进行连接, 最多可以级联13个。ESM可以通过TP/ITP电缆相连组成总型网络。任何一个端口都可以做为级联的端口使用。二个ESM之间的距离不能超过100m, 整个网络最多可以连接50个ESM。
2.3.2 环型拓扑结构
OLM可以通过光缆将总线型网络首尾相连, 从而构成环行网络。整个网络上最多可以级联11个OLM, 与总线型网络相比冗余环网增加了数据交换的可靠性。而OSM/ESM也能够构成环网拓扑结构, 它们具有网络冗余管理功能。它们通过DIP开关可以设置网络中的任何一个OSM/ESM做为冗余管理器。因而可以组成冗余的环网, 其中OSM/ESM上7, 8口作为环网的光缆级连接口。做为冗余管理器的OSM监测7, 8口的状态, 一旦检测到网络中断, 将重新构建整个网络, 将网络切换到备份的通道上, 保证数据交换不会中断。网络重构时间小于0.3s。
2.4 环网冗余
在西门子工业以太网中, 每个OSM/ESM上 (除OSM TP22和ESM TP40) 都有standby-sync接口。使用一对OSM/ESM, 通过DIP开关设置备用 (standby) 主站和备用从站。用ITP XP标准电缆, 将备用接口连接起来, 则该对OSM/ESM可以用来冗余连接另外一个环网。备用主站和从站之间通过ITP XP9/9标准电缆连接。当备用主站通道出现故障时, 备用从站连接通道工作;当备用主站通道恢复正常时, 备用主站会通知备用从站, 备用的从站将停止工作。而整个网络重构的时间小于0.3m。
2.5 SIMATIC NET工业以太网通信处理器
常用的SIMATIC NET工业以太网通信处理器 (CP) , 包括用在S7PLC站上的处理器CP243-1系列, CP343-1系列, CP443-1系列以及用在PC上的网卡, 并提供ITP, RJ45及AUI等以太网接口。它们以10/100Mbit/s的速度将PLC或PC连接至工业以太网。CP系列模板是为S7系列PLC在组成工业以太网进行通信时使用的, 通过CP系列模板用户可以很方便的将S7系列PLC通过以太网进行连接, 并且支持使用STEP7-Micro/WIN32软件。通过以太网对S7系列PLC进行远程组态, 编程和诊断。同时, 通过CP, S7系列中各PLC之间可以进行以太网连接, 并且还可以同PC上的OPC Server进行通信。
2.6 SIMATIC NET工业以太网软件
SIMATIC NET工业以太网软件包括SIMATIC NET V6.2和OPC (OLE for Process Control) , 其中SIMATIC NET软件提高了统一的Windows届面, 同时也集成并更新了更多的功能, 特别是它提供了APC (Advanced PC Configuration) 高级PC配置工具, 通过APC的组态, PC可以作为整个系统, 控制系统的一个站点同其他PLC站进行通信, 同时提供了OPC Server以及数据处理功能。OLE (对象连接和嵌入式) 本身是基于Microsoft COM技术的一个应用, 而OPC接口是基于OLE的开放的统一的软件接口。OPC不依靠于某一个厂商, 几乎所有的工控软, 硬件控制商都已集成了OPC接口, 因此各不同硬件厂商之间的设备通信就可以通过统一的OPC接口进行, 从而避免了不同设备的厂商由于通信协议的差异而造成数据交换困难的问题。SIMATIC NET OPC是服务器/客户端结构, 客户端访问服务器的程序接口有自动化接口和用户自定义接口, 其中只有自定义接口可以用来访问故障报警和触发事件消息。SIMATIC NET OPC的结构为分级模式, 即OPC server-OPC group-OPC item, OPC数据访问均基于此结构。
3 工业以太网发展趋势和前景
网络技术的飞速发展深刻影响着工业自动化技术的变革。工业以太网这种高度开放、使用灵活方便、功能强大的新型工业控制网络将会以非常高的效率把企业的现场设备层、控制层以及管理层连接在一起, 形成以网络集成自动化为基础的企业信息系统。他必将渗透到机械制造、汽车制造、半导体制造、石油化工等制造业的各个方面, 同时也将广泛运用于楼宇自控、电力系统监控、机器人控制、纺织包装、印刷等一切需要数字信息交换与集成的领域。因此, 以工业以太网作为一种全新的“现场总线”是未来工业控制网络的必然选择。他实现了现场设备层与企业内部信息网 (Intranet) 的无缝连接, 在建立起一个真正统一的工业控制网络的同时, 把开放性的思想在更高程度上运用于工业控制网络。
参考文献
[1]许华杰, 明健.基于SX单片机实现WebServer和网络协议栈[J].单片机与嵌入式系统应用, 2001 (11) :62-65.
[2]刘三山, 万曼影.以太网和现场总线的混合网络设计[J].自动化与仪表, 2001 (6) :20-23.
[3]吴誉, 张卫东, 许晓鸣.以太网与现场总线的互联方法[J].测控技术, 2000 (1) :11-14.
工业以太网控制系统论文 篇3
文献标识码：B文章编号：1008-925X(2012)07-0052-01
摘要：
随着社会经济的不断发展，企业的竞争已经转变为信息技术的比拼，可以说信息技术覆盖率各行各业，在冶金自动化控制系统中，建立工业以太网有重要的意义，文章分别阐述我国冶金自动化发展状况、工业以太网简介以及以太网在冶金自动化控制系统中的应用，希望为企业的信息化系统建设提供参考。
关键词：工业以太网;基础控制系统;信息化
以太网作为当前应用范围最广的计算机网络技术，因其过硬的技术支持，已成为了计算机通讯领域的风向标，而在工业控制系统中，传输数据的网络设备更需要集中控制，网络这个主线需要依靠工业以太网，提高通讯速度，降低开发成本。
1工业以太网简介
一个功能健全完整的工业，以太网控制器应当在三个功能部分具备良好地功能：任务控制部分、以太网通讯接口、工业控制平台。
1．1 工业以太网基本信息简介。
所谓地工业以太网系统，一般来说是指在技术上和商用的以太网两者间兼容，产品在设计地时候，选用材料的问题、产品其强度还有适用性与可互操作性、实时性、可靠性、本质安全和抗干扰性等方面能够让工业现场要求得以满足。
1．2工业环境当中阻碍以太网应用到的技术和问题正在逐步的得到解决．以太网其实是为了信息网络而进行设计的。对于工业环境根本就没有进行过考虑过其要求与适应性。以太网在近年来得到迅速发展的原因有两点：一方面是以太网通讯速率不断提高，这就为以太网进入控制领域提供技术支持，而以太网的通讯速率可达到1000Mbps只需要12US，大大减轻了网络负荷；另一方面是采用了全双工的通信线路，双全工是指终端设备和交换机端口之间采用该种通信线路。全双工交换的使用克服了CSMA技术，CD技术的缺点，更摆脱了CSMA和CD技术上的限制，解决了以太网最大的控制领域障碍，并且全新的交换式具有容量大、传输能力高和组网方便的特点，满足随时控制的需要。交换式网络是可以同时的对虚拟局域网进行支持，组网成本能够得到有效的降低，网络灵活性在飞速的提高着。
1.3最早期的粗同轴与细同轴以太网电缆，现在发展到了双绞线型电缆还有光缆，对于网络的传输距离与抗干扰的能力得到进一步的提升。
2我国冶金自动化发展状况及发展趋势
2.1基础控制系统与过程控制系统。
首先在基础控制系统方面，工业以太网以PLC、DCS技术控制整个冶金现场，也就是说在冶金自动化控制系统中，常规模拟控制已经淘汰，取而代之的是工业以太网。在算法控制上，采用PID算法计算重要回路，在轧机控制、智能控制、电极升降控制、液位控制等方面有初步应用，并取得一定的成绩；我国冶金业在检测方面，大多企业做到了检测仪器（重量、压力、流量、温度）配备齐全，在测量技术上也取得了初步成果；在电气传动上，普遍采用节能变频技术。
其次在过程控制方面，利用计算机系统控制的普及率有大幅度的提高，在过程优化上做到了工艺知识、专家经验以及智能技术的结合。
2.2基础与过程控制系统的发展趋势。
在线连续检测冶金流程，以控制产品质量为目标，检测预报各种参数，采用新型可靠性技术，实现冶金流程的在线检测以及监控系统完善；冶金过程控制系统的发展趋势关键是建立综合模型，实现冶金业高性能闭环控制，提高技术指标，提高经济效益；电气传动发展趋势则是新型电力电子元件，各种大功率、超大功率变频器的使用。
2.3信息化的形成。
当“信息化带动工业化”成为一种口号，企业领导充分认识到信息化的重要性，整个冶金系统在这一点上也达成了共识，各冶金企业开始建立企业信息系统，并在成本在线控制、流程仿真、质量跟踪控制等方面取得了显著成果。
2.4信息化的发展趋势。
信息化最终要形成计划、生产、控制三者结合成一张纵向网，达到信息集成，也就是说整理生产数据，编制成数据库，实现管控一体化，即从订货合同开始，历经做生产计划、作业指令，到最终的产品出厂，生产和销售形成一个整体，质量控制全程，做好预算预测工作，达到实时性、高效性管理。
3以太网在冶金自动化控制系统中的应用
按照大趋势的自动化体系结构来看，从功能上划分，冶金自动化控制系统分为四个层面：基础自动化控制、过程控制、生产管理控制、企业信息化控制。
3.1基础自动化控制系统。
前面说过的PLC技术、DCS技术等是控制现场级设备的主要方法。目前PLC技术控制仍在基础自动化系统占主导地位；基础自动化控制系统义是冶金流程关键的部分，该部分的设计效果直接影响整个控制系统。
3.2过程控制系统。
在过程控制中，目标是工艺参数闭环控制、能源平衡控制、物流跟踪环境排放实时控制和产品质量全程控制；可靠性技术则是采用软测量技术、新型传感器技术、数据融合、光机电一体化技术和数据处理技术。
3.3生产管理控制系统。
生产管理控制系统主要是为管理者提供决策依据，编制数据网、建立数据库，做好冶金流程的数据集成。
3.4企业信息化系统控制。
企业的信息化目的之一是实现资源共享、信息互通。从企业信息集成过渡到行业的信息集成，市场的确是有竞争才有发展，但有效竞争是前提，趋利避害是基础，企业信息化要做到编码体系标准化，既做好企业内部控制，又做好企业数据分析，更要做好整个行业的信息化建设和信息的宏观调控，力争与全球化行业信息系统同步。
結束语：工业以太网可以说为制造业的网络控制制定了新标准和新准则，如今我国冶金自动化控制系统以以太网为风向标，作为舵手，以太网的实用性、可操作性和安全性，可以最大限度的满足不同顾客和生产厂商的要求。以太网还具有一低三高的特点，成本低、实效高、智能高、扩展性高，正是这些特点吸引了越来越多的制造业厂商，由此可见，冶金自动化控制系统的主导者非工业以太网莫属。
参考文献
［1］朱开波;基于工业以太网的嵌入式DNC集成通讯控制系统的研究与开发［学位论文］硕士 2006.
［2］张妍;工业以太网及其实时特性的研究［学位论文］硕士 2005.
［3］许劼;高速线材介质分布式控制系统研究［学位论文］硕士 2005.
［4］杨喜法;基于以太网的船舶电站自动化的研究与开发［学位论文］硕士 2005.
工业以太网控制系统论文 篇4
本篇描述了千兆比以太网的现状和发展，并讨论布线介质的需求与局限。
1. 简介
于196月通过的IEEE 802.3z千兆比以太网标准描述了用于一个通用链路编码且可进行1000Mb/s 传输的3个物理层接口(1000BASE-SX、1000BASE-LX和1000BASE-CX)。1000BASE-SX、1000BASE-LX接口采用光纤作为介质时，最远传输距离可达5000米，因而可应用于建筑物内或校园主干网络。 1000BASE-CX接口计划用于限制在25米内的计算机房内的连接。
IEEE 802.3ab千兆比以太网标准于6月通过认证，它描述了用于不同线路编码的附加物理层接口(1000BASE-T)。 1000BASE-T接口通过5类非屏蔽双绞线(UTP)介质传输的最远距离可达100米，并主要应用于面向桌面的网络连接。
在193月，一个IEEE 802.3研究小组正式成立，主要致力于发展通过光纤介质传输万兆比以太网的标准。
2. 铜缆布线系统
事实上，所有采用结构化综合布线系统的建筑物都有双绞线铜缆水平子系统，用于连接每一层的通讯配线间和墙上的信息出口。 而这些布线系统的安装大部分都采用5类产品，所以1000BASE-T是设计应用于5类布线系统的。
1000BASE-T采用一根电缆中的所有4对线来传输，每对线的有效传输速率为250Mb/s，以此完成全双工传输。 为了应用于5类带宽的布线系统，1000BASE-T采用5级编码传输， 而接收器采用数字信号处理(DSP)技术以减少来自布线系统中反射和近端串音干扰(NEXT)的影响，
应用于1000BASE-T的布线系统要求包括原5类系统未描述的附加的传输性能，如ELFEXT(等电平远端串扰)和回路损耗。 这可由经强力推荐的最新专业测试仪测试、认可，多数已安装的5类布线系统能够支持1000BASE-T来证实。
1000BASE-T布线系统的规范将反馈到随ANSI/TIA/EIA的发展而形成的新的规程中。 “4对100欧姆5类布线系统的附加传输性能参数”有望于今年年底由TSB-95颁布。
ANSI/TIA/EIA还发布了一篇说明“4对100欧姆增强型5类布线系统的传输性能参数”的草案，现在已是第12稿， 预计作为ANSI/TIA/EIA568A标准的附录5在今年年底颁布。该草案同TSB-95的描述类似，但回路损耗和NEXT性能指标好2dB~3dB。 ANSI建议新的布线安装至少应满足增强型5类布线性能要求。
在过去两年的市场中，“增强型5类”的称呼已非常通用了，但同时增强型5类的草案也已发生了很大变化。 因此建议希望指定增强型5类布线系统的用户们参考最新的ANSI/TIA/EIA-568-A-5草案，现在是第12稿。 用户参考一个已定义的性能需求应好于接受厂商关于增强型5类性能的观点，可查阅厂商提供的最新的数据资料， 确认其产品是否符合当前的增强型5类标准草案。
ANSI/TIA/EIA还发布了一篇说明“4对100欧姆6类布线系统传输性能”的文章。6类系统具有2倍于5类的带宽， 同时有更好的回路损耗(反射)和NEXT性能指标。
应用于6类系统的1000Mb/s接口的发展建议旨在与1000BASE-T相比减少电气接口的复杂性和成本，来更好地应用其高级性能。
3. 光纤布线系统
在千兆比特数据传输速率，采用发光二极管(LED)作为10BASE-F和100BASE-FX的光源将不再适用， 而需要使用传统激光或近期推荐的低成本柱面发射激光(VCSEL)。1000BASE-SX接口使用一个短波长(850nm)的VCSEL， 比使用长波长(1300nm)传统激光的1000BASE-LX应用更为广泛。每一种接口都有不同的距离限制， 取决于如下表所示的光纤种类和级别(带宽)。
工业以太网控制系统论文 篇5
浅析我国污染物总量控制制度的缺陷与完善-以太湖水污染为例
太湖流域污染物总量控制存在制度不科学、缺乏相应具体制度、监督和责任机制不健全等问题.应从完善污染物总量控制立法、建立排污许可交易制度、强化政府责任等方面加以改进.
作 者：陈羿汀 作者单位：苏州大学,江苏,苏州,215006 刊 名：四川行政学院学报 英文刊名：JOURNAL OF SICHUAN ADMINISTRATION COLLEGE 年，卷(期)：2008 “”(2) 分类号：X5 关键词：总量控制 制度缺陷 完善制度工业用地控制指标 篇6
台
2008年02月18日14:18 来源：人民网
人民网2月18日电 据国土资源报报道，为贯彻落实《国务院关于促进节约集约用地的通知》（国发[2008]3号）精神，切实加强对工业项目建设用地的管理和节约集约利用，国土资源部日前发布了新修订的《工业项目建设用地控制指标》（以下简称《控制指标》）。新指标相应提高了工业用地准入门槛，以促进产业结构调整和产业升级。
新修订的《控制指标》由投资强度、容积率、建筑系数、行政办公及生活服务设施用地所占比重、绿地率五项指标构成。规定，工业项目的建筑系数应不低于30%。工业项目所需行政办公及生活服务设施用地面积不得超过工业项目总用地面积的7%。严禁在工业项目用地范围内建造成套住宅、专家楼、宾馆、招待所和培训中心等非生产性配套设施。工业企业内部原则上不得安排绿地。但因生产工艺等有特殊要求需要安排一定比例绿地的，绿地率不得超过20%。
国土资源部通知要求，各级国土资源管理部门要严格执行《控制指标》与相关工程项目建设用地指标。不符合《控制指标》要求的工业项目，不予供地或对项目用地面积予以核减。对因生产安全等有特殊要求确需突破《控制指标》的，应当根据有关规定结合项目实际进行充分论证，确属合理的，方可批准供地，并将项目用地的批准文件、土地使用合同等相关法律文书报省（区、市）国土资源管理部门备案。编制工业项目供地文件时，必须明确约定投资强度、容积率、建筑系数、行政办公及生活服务设施用地所占比重、绿地率等土地利用控制性指标要求及相关违约责任。
基于以太网通信的工业监控系统 篇7
随着以太网技术的日益发展,以太网已经成为最常用的网络标准之一,而通过以太网通信技术来共享以单片机为中心的嵌入式系统的信息,已然成为当今单片机领域的热门话题。美国微芯公司(Microchip)推出了全球首枚28引脚独立以太网控制器,可以为嵌入式应用提供低引脚数、低成本且高效易用的远程通讯解决方案。在此之前嵌入式系统开发可选的独立以太网控制器都是为个人计算机系统设计的,它们不仅结构复杂、体积庞大,而且较为昂贵 。本文以微芯公司的16位单片机PIC24HJ64GP506和以太网控制器ENC28J60为基础,设计了一套工业监控系统。
1 系统工作原理
由于工业现场中的工作环境较为恶劣,为了保证各种工业设备能够正常工作,系统针对工业现场中的压力、三相电压和温度设计了一套工业监控系统来监控设备的工作参数。系统的原理图如图 1所示。
首先采用铂制温度传感器、三相电压光隔器和压力传感器来测量温度、三相电压和压力信号,信号经过滤波、放大等预处理之后传给单片机A/D,单片机将收集到的各路信号与预先存储在内部的预警值和报警值进行比较,当信号发生异常时,系统进行判断:若信号超过报警值,系统输出相应的控制信号进行声光报警;如果超过预警值而未到达报警值,系统会驱动执行机构执行调节措施,将异常信号调节回到正常范围内。
监控系统与上位机之间的通信由以太网模块来完成,当需要通信时,会通过中断来触发相应的通信机制。系统的主控芯片为美国微芯公司的新型16位单片机产品PIC24HJ64GP506,在系统运行中可以用按键重设监控系统的一些重要参数,这些参数不能存储在RAM中,否则掉电参数会消失,本系统采用了基于I2C总线的EPPROM电路,把重要参数存储在EEPROM中;报警模块电路包括报警器和报警灯两部分;以太网通信模块由以太网控制器ENC28J60和以太网接头HR911105A完成;而为了节约 I/O口,LCD模块采用了基于串行外设接口SPI的接口模式;由于单片机内部集成了18路的A/D转换电路,所以传感器信号经过调理电路后直接输入到单片机内部进行A/D转换;按键电路是基于单片机I/O口的新型功能—电平变化通知(chang notification ,CN)完成的,电平变化通知引脚使PIC24H器件系列能够向处理器发出中断请求,以响应所选择的输入引脚上的状态变化。每个CN引脚内部都连接有一个弱上拉电阻,该上拉电阻作为连接到引脚的电流源,并且当有键或者键盘连接时减少对外部电阻的要求[2] 。
2 系统硬件电路的设计
系统主要以单片机PIC24HJ64GP506和以太网控制器ENC28J60为核心来实现硬件电路的设计,主要包括信息号采集部分、信号存储部分、以太网通信部分、报警部分、控制信号输出部分以及信号修改部分,由于篇幅有限,这里仅对部分系统重要模块做一说明。
2.1PIC24HJ64GP506功能简介
微芯公司的新型16位单片机PIC24HJ64GP506,与传统的8位51单片机不同,它采用改进型的哈佛结构,具有高性能的CPU,内部集成了丰富的外设,包括用户可选择的18路10位/12位的A/D转换器,用于通信的CAN,UART,SPI,I2C等多个通信模块,以及增强型定时器功能等。外设与双端口RAM之间的集成式直接存储器存取(DMA),提供了零开销的数据传输,优化了CPU吞吐量。相比于8位51单片机和8位PIC单片机,PIC24 16位单片机在性能、存储器、外设及封装方面,为用户提供了更多的选择。
2.2 以太网通信模块
采用微芯公司的以太网控制器ENC28J60和汉仁公司的以太网接口HR911105A来完成以太网通信。目前市场上大部分以太网控制器采用的封装均超过80引脚,并且大部分是为个人计算机系统设计的,微芯公司推出符合IEEE802.3协议的ENC28J60只有28引脚,既提供了相应的通信功能,又大大简化相关的设计,减小了占板空间,只需4条连线即可与主控单片机连接。ENC28J60使用SPI连接接口方式,使得小型单片机也能具有网络连接功能,内部由于集成媒体接入控制器(MAC)和物理接口收发器(PHY)而无需其他外设,并且具有可编程过滤功能,可自动评价、接收或拒收多种信息包,减轻了主控单片机的处理负担,内部继承可编程的8KB双端口SRAM缓冲器,操作灵活方便。以太网通信接口电路原理图如图2所示。
在实际应用中,ENC28J60的物理端口与隔离变压器HR9011105A连接时必须符合IEEE802.3对物理层规范的要求,如RJ45的插孔与隔离变压器的间隔应尽量小,输出和输入差分信号对的走线要有很好的隔离。
2.3 数据采集模块
PIC24HJ64GP506单片机内部具有18 路可配置10位/12位的A/D输入通道,当传感器信号经过调理后,可以方便的进行内部的模数转换,其中AD1CON1寄存器中的10位或12位工作模式(AD12B)位允许用户应用程序对每个ADC模块进行配置,可以配置为10位、4采样/保持ADC或是12位、1采样/保持ADC,本系统由于输入信号精度要求不高,故设置为前一种情况。
2.4 参数存储模块
监控系统中的一些重要参数,如报警值会需要修改,将这些重要参数保存在单片机RAM中是不可靠的,系统掉电参数就会消失。而如果存储在ROM中,每次参数需要烧录才可以。为了防止这一情况的发生,系统设计了参数存储模块。通过单片机自带的I2C总线连接的电可擦可编程只读存储器EEPROM芯片,数据可以采用电脉冲擦除,系统就可以保存更改参数了。
2.5 报警调节模块
报警调节模块由灯光报警和蜂鸣器报警组成。当监控到相应的温度、三相电压或压力信号发生异常时,系统判断是否超过报警值。如果超过会触发相应的软件执行模块,输出控制报警的信号,否则采取降温降压等调节信号给执行机构,使设备恢复到正常工作环境,来达到工业设备既能避免剧烈工作环境变换带来的损失,又能在一定范围内自动恢复调节的目的。
3 系统软件部分的设计
系统主流程:通电、初始化、从EEPROM中读取重要的参数,数据采集与A/D转换,将采集的数据与预存在单片机内部的报警值数据进行比较,如果超过报警值,相应的异常标志位将会置位,当监控到有异常标志位置位值时,会输出相应的报警、控制执行机构信号,进而采取报警、脱扣等一系列措施,其工作流程如图3所示。
3.1 以太网通信程序设计
以太网通信模块程序主要包括模块的初始化、发送数据包和接收数据包三个方面。
a) 模块的初始化
在ENC28J60接收和发送数据之前,需要对芯片的寄存器进行设置和初始化,具体操作步骤示意图见图4(a)。
b) 模块的发送数据
在ENC28J60发送数据之前,必须监控发送逻辑是否为空,当发送逻辑为空的时候才可以进行发送数据操作,否则不能发送具体步骤示意图,如图4(b)所示。
c) 模块的接收数据
在中断类型中只启用了接收数据包待处理中断,因此当产生中断时无需查询中断类型,直接进入读取数据包阶段。读取数据的操作步骤示意图见图4(c)所示。
3.2 数字PID算法设计
在工业监控系统中,当信号发生异常时,如果异常信号大于预警值且小于报警值,可以靠控制算法来控制执行机构,使工作设备恢复到正常工作环境下,本文采用了数字PID控制算法。具体的调节过程为:被控制量经过传感器采集、信号处理后传入单片机,经过单片机内部A/D转换后,判断信号是否发生异常,当信号发生异常但异常值信号大于预警值且小于报警值,则将采集值与给定值比较得到的差值量输入到PID控制器,经数字PID控制器调节后输出调节电压,调节电压通过D/A转换后,经驱动电路输出调节电压去控制执行机构(控制对象),从而达到被控对象的相应要求。数字PID的控制原理图如图5所示。
4 结论
本文设计了一种基于美国微芯公司的新型16位单片机和最小以太网控制器为基础的工业监控系统,相对于采用其他方案的监控系统,该系统所占体积小,节约了占板空间和系统成本,经济又不失为实用。在实际工作环境中,可以应用于机械、纺织等多种工作场合。
摘要：针对工业现场中工业设备的复杂工作环境,以美国微芯公司的新型PIC24单片机和以太网控制器ENC28J60为核心,进行了工业监控系统的研究。设计了监控系统的硬件平台,摒弃了移植性较差的汇编语言,而采用嵌入式高级程序设计语言编写了以太网的通信软件程序;在控制策略中采用了数字PID控制器来控制工业设备,满足了设备的多种运行要求。
关键词：以太网通信,PIC24单片机,数字PID控制
参考文献
[1]祁树胜.SPI接口以太网控制器ENC28J60及应用[J].微计算机信息,2006(22):266-268.
[2][意]Lucio Di Jasio著,李中华,张雨浓,黄晓红.《16位单片机C语言编程-基于PIC24》[M]北京:人民邮电出版社,2010.
乘上工业以太网这趟快车 篇8
总投资15亿欧元、厂区占地面积2.07平方公里、年产汽车20万台，这些数字概括了宝马沈阳铁西工厂的“体量”。有媒体将其与宝马设在德国莱比锡的工厂相提并论，并把沈阳铁西工厂称之为“黑土地上的‘莱比锡’”。沈阳本地媒体评论认为，这家工厂让沈阳进入了“宝马时代”。
宝马沈阳铁西工厂之所以会得到这样的赞誉，与其先进的工厂建设和技术标准不无关系。在这里出产的汽车，其每个螺丝的拧紧程度都会被电脑录入系统并一直保存到车辆报废为止，以确保每一项数据都是可追溯的。更加关键的是，无论是高速冲压机、焊接机器人，还是可编程控制器、网络传输，甚至于整套自动化管理体系和仓储标准，都与宝马全球的任何一家工厂一样。这就保证了宝马铁西工厂能够与国际最先进的技术标准保持完全同步。
可以说，铁西工厂是集现代工业技术于大成的代表作。而提到现代工业技术，我们就需要引出一个当前炙手可热的名词：工业以太网。
机器人背后的网络变革
对于外行人来说，参观工厂时最吸引眼球的莫过于那些定位精准、一丝不苟的机器人，亦或者是在轨道上孜孜不倦跑来跑去的自动仓储运输车，而很少有人关心其背后的内容。比如，上文提到的螺丝拧紧数据是如何被传送到存储设备中的？机器人和运输车又是通过谁接收命令的？
同以太网一样，工业生产同样需要网络来传输数据。机器的工作数据传送，控制系统的命令下发、测量仪器的通信等操作均依赖这个网络完成。工业系统长期的独立和专用特性，使得工业生产网络走出了一条与我们常见的以太网完全迥异的数字化体系，也使得其有了专有的名词：现场总线（Fieldbus）。而在此之前，机器之间的通信还是依靠模拟信号甚至开关电平信号进行的。
尽管现场总线将机器之间的通信提升到了数字时代，不过随着应用的深入，人们发现其存在着一些不足。首先，现场总线领域协议种类众多，达到了十几种而且互不兼容，这不仅增加了用户的施工难度，而且还提高了工程造价；其次，这些协议大多封闭，无法满足当前工业生产定制化需求；此外，工业总线数据包的传输延迟和速率问题没有较好的解决方法。
时空交错，在现场总线遭遇应用难题的同时，以太网技术却得到了极大发展。由于开放特性，使得其在应用中群策群力，解决了不少发展过程中的技术难题。这使得人们开始考虑将以太网中的TCP/IP协议引入工业网络。这就形成了工业以太网的概念。
工业领域分析调研机构ARC集团认为，从智能电网的实施，特别是变电站自动化，到智能化铁路、公路以及其他运输项目正越来越依赖工业以太网。在过程自动化领域中，工业以太网已成为控制层骨干网的首选，并逐渐向设备层迁移。工业以太网越来越多地作为常规工业网络，在很多工业领域替代了特定应用的现场总线。
“两化融合”从网络开始
广义上来说，工业以太网依然是现场总线的一种分支，其符合现场总线在制造与控制设备之间进行通信的定义。不过从技术实现上，二者又完全不同。工业以太网的出现，打破了工业生产系统与信息管理系统的屏障，扩充了网络规模，将原本的单机自动化扩展到了整个工厂自动化的级别，提高了传输速率、传输距离和开放性。同时，其还降低了工程部署的成本，并可以直接控制和访问生产级别的所有数据。目前我们所能见到的工业以太网标准，包括了Modbus TCP/IP、ProfiNet、Ethernet/IP等。
在这些不同的工业以太网标准之中，ProfiNet尤为受到汽车厂商所青睐。2004年11月在纽伦堡举办的SPS/IPC/Drives展览会上，奥迪、宝马、戴姆勒-克莱斯勒和大众四家德国主要汽车公司宣布同意支持工业以太网协议ProfiNet。这一协议不仅具备工业以太网的特性，同时可以整合原有得到广泛应用的ProfiBus现场总线网络和管理架构，形成完整的现场总线控制系统，保护了用户的原有投资。除汽车行业以外，烟草行业目前也已经成为ProfiNet的一个重要推广领域。
目前，宝马在全球的工厂建设中都采用了来自西门子的ProfiNet工业以太网网络，本文开头所提到的沈阳铁西工厂也不例外。
工业以太网的出现，使得工厂实现了从管理到现场“一线通”的愿望。用户只需要掌握一种技术，即可满足全自动化工厂、全数字化工厂的建设需求。同时，其也将自动化语言带入到了工业生产领域。目前，赫思曼等厂商已经开始将以太网中的SNMP协议带入到工业领域，利用可编程控制器配置交换机成为指日可待的事情。此外，工业以太网也让无线网络进入工厂成为可能。
从工厂走出去
信息化与工业领域的交融无时无刻不在进行之中。从车身设计到工厂规划，再到发动机设计以及生产，数字化工厂正在优化从设计到制造的每个环节。增加柔性、减少系统复杂性和节能需求、更少的调试时间、更短的生产爬坡时间、创新的自动化标准应用、更快的新产品上市需求，数字化工厂所能够带来的这些益处，无不令汽车企业心动。
以工业以太网为代表的“两化融合”技术，正在逐渐走出工厂，迈向更为广阔的应用空间。经受过工业生产高温、高腐蚀性、强震的“洗礼”，工业以太网交换机的可靠性已经得到了业界的认可。如今其已经开始被应用于车联网的信息通信与交互之中，特别是在城市交通交通信号控制系统、高清电子警察系统、高清卡口系统等智能交通系统等部分。
来自ARC集团的观点认为，原本很大程度上依赖于离散自动化应用的工业以太网交换机市场，目前的增长逐渐受到其在基础设施和过程自动化领域应用的影响。这些新机遇，加上以太网继续巩固其作为工业网络基础设施首选的地位，联合即将到来的物联网，正助力工业以太网交换机市场的两位数增长。
在这一背景下，传统的IT和通信厂商，比如华为、思科，也开始逐渐关注起工业以太网市场。在以太网交换和管理方面，对于他们来说拥有着先天的优势。在工业领域，工业以太网正在掀起一股全新的变革，这不仅仅体现在工业制造层面，也深刻影响到了信息化技术、供应链，乃至我们的学习和生活。
工业和信息化系统 篇9
“改进作风年”活动实施方案
为深入贯彻落实党的十八大精神和中央关于改进工作作风的要求，动员和激励工业和信息化系统广大干部职工以更加奋发有为的状态和昂扬向上的斗志扎实工作、勤勉履职，经研究决定，2013年在全系统开展“改进作风年”活动。
一、指导思想
以邓小平理论、“三个代表”重要思想、科学发展观为指导，深入学习贯彻党的十八大精神和《十八届中央政治局关于改进工作作风、密切联系群众的八项规定》以及部党组贯彻落实八项规定的实施意见，紧密结合工业和信息化系统和本单位、本部门实际，紧紧围绕作风方面存在的突出问题，下大力气开展针对性强、务实有效的教育整改，使全系统干部职工的责任意识进一步增强，履职能力进一步加强，工作效能进一步提高，工作作风进一步改进，为实现工业通信业平稳较快发展提供坚强保证。
二、基本原则
（一）统筹兼顾、协调推进。根据党的十八大的部署，2013年要在全党开展群众路线集中教育活动。工业和信息化系统各单位、各部门在部署开展“改进作风年”活动时，要按照中央总体要求，结合本单位、本部门实际，把“改进作风年”活动作为党的群众路线集中教育活动的载体和抓手，使两个活动有机结合、统筹兼顾、协调推进，确保取得实效。
（二）突出重点、体现特色。活动过程中，各单位、各部门要按照中央精神和部党组的要求，紧紧围绕本单位作风方面存在的突出问题，确定活动方案和活动内容，充分体现特色，防止“上下一般粗，左右一个样”。
（三）上下联动，形成合力。活动过程中，各单位、各部门要树立大局意识，按照部党组部署要求，把“改进作风年”活动作为增强履职能力、提升管理水平、树立良好部门形象的重要工作，切实加强领导，认真组织实施，共同把“改进作风年”活动组织完成好。
（四）领导带头，以身作则。各级领导干部要带头改进作风，带头遵守中央规定和部党组的实施意见，要求下级做到的上级首先做到，要求别人做到的自己首先做到，要求别人不做的自己坚决不做，不搞特殊化，以实际行动为干部群众树标杆、作示范。
三、主题目标
“改进作风年”活动的主题是：强化大局观念、增强能力素质、改进工作作风、密切联系群众、高效廉洁履职。通过开展“改进作风年”活动，实现以下目标：
（一）强化大局观念。深入学习领会党的十八大精神尤其是对工业和信息化科学发展提出的新任务新要求，进一步增强工作的责任感和紧迫感，进一步树立大局观念和全局意识，在思想上、政治上、行动上同中央保持高度一致，自觉维护中央权威，主动站在国家利益高度思考推进工作，坚持“全系统一盘棋”思想，努力做到立场坚定、纪律严明、行动统一、步调一致。
（二）增强能力素质。加强政治理论学习和业务学习，深入基层一线广泛开展调查研究，努力提高政策理论水平和解决实际问题的能力，认真研究工业转型升级、工业和信息化事业发展以及本单位改革发展的关键问题和解决途径，大力推进管理创新，提高管理水平和工作质量。
（三）改进工作作风。认真贯彻落实中央政治局八项规定和部党组的实施意见，切实转变文风、会风和工作作风，坚持和发扬艰苦奋斗精神，坚持勤俭干事业，坚决杜绝奢侈浪费。
（四）密切联系群众。坚持全心全意为人民服务的宗旨，树立“管理就是服务”的观念，提高服务质量和服务效率，努力为人民群众办实事办好事，把人民群众的满意度作为衡量工作成效的重要标准。
（五）高效廉洁履职。培养敢于担当、求真务实、崇尚实干的精神，着力提高执行力，大力提倡协作配合、甘当配角的风格，认真履行岗位职责，不断提高履职效能，加强廉政建设，努力实现干部清正、政府廉洁、政治清明。
四、主要内容
活动过程中，部机关将重点开展以下五个方面的工作。
（一）抓好学习教育。
1.组织党员干部深入学习党章和党的基本理论、基本路线、基本纲领、基本经验、基本要求以及党的十八大对工业和信息化科学发展提出的新任务新要求，切实增强全系统党员干部的大局意识、使命意识、责任意识和忧患意识，不折不扣贯彻执行中央决策部署，坚决保证中央政令畅通，保证部党组决策部署的贯彻落实。
2.把部党组制定的贯彻落实中央改进工作作风、密切联系群众八项规定的实施意见作为学习的重点内容，通过组织开展改进作风务虚会、编印便于携带的小手册等形式，使中央的八项规定和部党组的22条实施意见深入每位党员干部头脑，成为行为准则。
3.把学习教育融入具体的活动中，适时组织开展“作风建设大家谈”、“我为改进作风建言献策”、“青年读书论坛”等活动，对优秀作品和成果及时汇编，举办成果交流，提高学习教育的吸引力和针对性。
4.面向全系统选树一批作风建设的典型，深入挖掘总结各部门、单位加强作风建设的好经验好做法，汇编成案例式的材料供全系统学习借鉴，对在加强作风建设中有突出事迹、发挥示范作用的单位和个人大力宣传表扬，用身边的典型来推动形成“正能量”。
（二）开展调查研究。
1.要把调查研究作为工作履职的重要基础性工作，注重了解实情，防止闭门造车；要结合工作职责，明确主题、细化内容，多研究问题、探索规律、解决问题；要多商量讨论、多解剖典型，不断提高调查研究的质量和针对性，不走过场、不搞形式主义。
2.领导干部要带头加强调查研究，部领导赴地方的专题调研每年不少于2次（可结合外出参加会议或活动开展多种形式的调研），部机关各司局安排的调研每季度不少于1次。
3.要努力形成高质量的调研成果，调研结束后，要形成报告，总结整理基层的经验，提出解决问题的思路和建议。各司局每年要形成2篇以上调研报告，部机关将适时组织开展优秀调研报告评选和汇编工作。
（三）改进外部评价。
1.继续组织地方主管部门、通信管理局、部属高校和直属单位对部机关工作开展评议，在2012年基础上，完善评价指标，改进方式方法，形成能够相互比对和量化衡量的科学合理的评议机制，使之制度化、长效化。
2.通过电话拨测、随机访问、问卷调查、基层访谈等方式，开展作风查访，并将查访情况及时进行反馈，督促抓好整改提高。
（四）建设机关文化。
1.组织开展工业和信息化部核心价值和行为规范征集提炼活动，把部组建以来形成的好的理念、做法认真总结升华，成为机关干部普遍认同、共同遵守的价值取向、精神追求和行为准则。
2.积极开展廉政文化创建活动，坚持开展“反腐倡廉、每季一课”教育活动，组织开展廉政建设承诺、新任干部廉政谈话、廉政知识答卷、廉政作品征集、廉政短信提醒等工作，增强教育的针对性和实效性，形成以廉为荣、以贪为耻的浓厚氛围。
（五）形成长效机制。要认真落实已有的各项制度，加大督促检查力度，充分发挥制度效能。要按照部党组贯彻落实中央八项规定实施意见的相关要求，探索推行首问负责、限时办结和追踪问责等制度，努力形成加强作风建设的常态机制，以制度管人管事，形成改进作风的内在动力和持久推动力。
各省、自治区、直辖市工业和信息化主管部门和通信管理局、部属高校和部直属单位要按照“突出重点、体现特色”的原则要求，围绕主题目标，结合本单位、本部门实际，确定活动的具体内容。
五、保障措施
（一）加强组织领导。成立由部长任组长，分管副部长任副组长，部党组成员、总师组成的“改进作风年”活动领导小组，领导小组下设办公室，日常工作由直属机关党委承担。部系统各单位也要成立主要负责同志牵头的领导小组，切实加强组织领导，保证必要的人员和经费投入。
（二）密切沟通联系。部“改进作风年”活动领导小组办公室要注意听取地方工业和信息化主管部门以及各通信管理局、部属高校和直属单位的意见建议，及时了解掌握各单位的活动开展情况，主动加强调研指导，适时组织交流研讨。部系统各单位也要加强情况报送和信息沟通，努力形成系统合力。
（三）加强督促检查。部“改进作风年”活动领导小组办公室要对活动开展情况定期进行督促检查。部系统各单位要将本单位的活动实施方案、主要内容、进展情况、取得的成效等及时进行报送。活动领导小组办公室对各单位活动开展情况进行评估总结，向活动领导小组报告。部机关各司局的活动开展情况将作为基层党建工作主要内容，纳入年底考核范围。
工业以太网控制系统论文 篇10
小到私人定制，大到为产业提供服务平台，当下，信息化与工业化“两化融合”的趋势愈演愈烈。通过大数据实现精准供给、实现行业的转型升级，让各行业各领域都深深刻上了工业互联网的“烙印”。2 月21 日，工信部部长苗圩在出席 工业互联网峰会时表示，工信部将打造工业互联网生态系统，并加快工业互联网在标准化、安全保障、模式创新等方面研发和应用，形成创新链、产业链、价值链和产业生态系统的良性互动。
我国工业互联网驶入发展快车道工业互联网是物联网时代工业革命的核心灵魂和制高点，是传统制造业向现代“智造”转型的关键。目前，全球主要发达国家都在积极推动工业互联网战略布局，抢占未来制造业竞争的制高点，其中包括美国的“先进制造”战略、德国的“工业4.0”、英国的“高价值战略”等。而我国近年来也明确提出《中国制造2025》、“互联网+”等重大战略，支持工业互联网发展。据统计，中国已稳居世界第一制造大国和网络大国地位，500 余种主要工业产品中有220 多种产量位居世界第一，56 家制造企业进入 年世界500 强企业榜单。建成全球最大4G 网络，网民总数从4.57 亿人达到7.31 亿人，4 家企业进入全球互联网企业市值前10 名。
与此同时，我国制造业与互联网融合发展迈出坚实步伐，智能制造水平明显提升，标准体系架构初步形成，一批核心技术装备研发应用取得新突破，部分智能制造新模式开始复制推广。据工信部总工程师张峰介绍，我国工业互联网发展大环境正在加快形成。上海、辽宁等地已经制定发布了工业互联网发展行动计划，上海还积极推进工业互联网试点城市建设。中科院沈阳自动化所、华为、中国电信等龙头企业，拿出了具有一定影响力的工业互联网解决方案，并在部分领域中得到成功的应用。
据中信证券前瞻研究首席分析师许英博预测， 年中国工业物联网规模将达到4500 亿元人民币左右。构建良性的产业生态迫在眉睫工业互联网是通过物联网、大数据、人工智能技术，从生产流程、物流等多个环节对制造业价值链进行优化和再造，从而创造巨大的价值。但是当前我国工业互联网的发展是机遇与挑战并存。
“我们在过去的两年对200 多家企业进行了深入的调查，发现大量的工业制造设备老旧，连接十分困难，每一个信息设备的孤岛相互隔离，数据的采集也很困难。另外，系统的`数据相对的独立，管理起来非常难，目前这工厂体系也是五花八门，数据的流量一旦介入生产环节的话，流量巨大，扩容也很困难。”中国电信集团公司副总经理陈忠岳表示，实现工业互联网的愿景首先要实现两个连接，即企业工业专网的连接和客户互联网的连接。同时，期待全社会能够共建、共享工业互联网新生态。
近年来，工业互联网遇到的重大安全事件接连不断，伊朗核电站遭遇病毒的袭击，我国工业互联网面临的安全威胁同样严峻。中央网络安全和信息化领导小组办公室副主任庄荣文表示，当前我国工业互联网产业在标准化、技术研究应用安全保障应用模式创新等方面也面临挑战。这些问题的解决，迫切需要加快构建良性的产业生态。
工业以太网控制系统论文 篇11
摘 要：为使工业现场设备电源实现网络控制，设计了一款基于STM32的网络电源控制系统，给出了系统软硬件设计方案。系统采用主控制器STM32F103及以太网控制器ENC28J60进行网络互联，采用μIP协议栈进行网络数据通信。进行了网络电源控制测试实验，结果表明可通过以太网对设备电源进行远程控制，并可接收工业现场实时信息数据。与传统电源控制系统相比，本系统具有智能化、集成化、远程化的特点。
关键词：STM32F103；ENC28J60；以太网；μIP
中图分类号：TP27 文献标志码：A 文章编号：1672-1098（2015）02-0048-05
Equipment Power Remote Control System Design Based on the Ethernet
MU Li-li， XUE Cheng-guang
（School of Mechanical Engineering， Anhui University of Science and Technology， Huainan Anhui 232001， China）
Abstract：For the implementation of industrial site equipment power network control， a network power control system was designed based on MCU STM32. Software and hardware design scheme of the system was given. The system used the main controller of STM32F103 and the Ethernet controller of ENC28J60 to connect network， which was used for network data communication by μIP protocol stack. Network power control test experiment was carried out， and the result showed that it can control the equipment power remotely， and can receive real-time information data of the industrial field through Ethernet. Compared with the traditional power control system， the system has the characteristics of intelligence， integration and remote control.
Key words：STM32F103； ENC28J60； Ethernet； μIP
网络化控制己成为远程控制的主要研究方向，利用网络实现对局域乃至全球范围内设备的监控是工业控制系统的发展趋势。嵌入式Internet远程监控技术作为网络化控制的代表，它解决了工业控制领域中异构网络互联问题，提高了传统装备的智能化水平，促进了传统产业结构的调整[1]。
目前，一些工业设备安装在距离远，维修人员不易到达的场所，这些设备大多为工控机系统，由于温度和湿度的变化，或软件的原因易出现死机的现象。为确保生产，降低设备故障时间，电源远程控制系统的研制迫在眉睫。
基于此，提出了一种基于嵌入式Internet远程监控技术的电源控制系统，嵌入式终端将现场温度、湿度、电源工作状态等信息发布到网上，监控人员通过网络页面，就可实时了解监控工业设备现场的环境参数的变化，并对设备进行远程控制。1 网络电源控制系统原理及硬件设计
11 工作原理
系统以STM32为控制核心，主要分为五大模块，分别是中央控制器模块，电源转化模块，继电器控制模块，网络模块，LED显示模块（见图1）。
图1 网络电源控制系统结构图
中央控制器模块是整个系统的大脑和灵魂，它控制整个系统程序的执行，数据的采集、发送、接收等等。电源转化模块是将220 V交流电转化成5 V直流电给中央控制器模块以及继电器模块供电，它是整个系统的供电端。继电器模块是通过STM32输出的高低电平来控制继电器，从而实现电源开关的通断。网络模块是用来实现数据通过以太网进行传输。
计算机安装有配套的网络电源控制软件，其相应的电源开关控制界面上的虚拟按键，一经触发便通过网络模块下发对应的指令（例如关闭某个电源），主控芯片收到指令后对其进行解析处理，向继电器模块输出对应的电平信号，通过继电器控制开关电源的通断。同时单片机采集的相关环境参数（比如温度）可以通过以太网传输实时显示在网络电源控制软件上，便于用户进行直观的判断。
12 硬件平台设计
网络电源控制系统的所涉及到的硬件部分主要包括带有主控芯片STM32F103的中央控制模块，电源转化模块，继电器控制模块，网络模块等。
1） 中央控制模块。中央控制模块外设系统如图2所示，外设有：用于程序调试标准的20针JTAG接口；采用SP232EEN电平转换芯片实现电平转换RS232串口；选择24C02的EEPROM芯片；用于环境数据的采集温、湿度传感器DHT11；用于接入局域网的以太网接口；保证系统的稳定运行看门狗SP706RE。
图2 中央控制模块外设系统框图
主控芯片STM32F103RBT6选择的是由ST公司生产的基于Cortex-M3内核的ARM处理器，最高主频达到72 MHz，拥有128 K的FLASH，20KSRAM，两个串行外设接口（SPI），三个串口，一个USB，一个CAN，两个十二位的模数转换（ADC），两个通用同步异步收发器（USART），51个可用的IO引脚等等，总之是外设种类齐全，功能十分强大，性价比很高的主控芯片[2]。endprint
2） 网络模块。系统网络模块采用的网络芯片是ENC28J60以太网控制器，单芯片即可实现以太网接入。它是带有行业标准串行外设接口（Serial Peripheral Interface，SPI）的独立以太网控制器。它可作为任何配备有SPI的控制器的以太网接口。ENC28J60符合IEEE 8023的全部规范，采用了一系列包过滤机制以对传入数据包进行严格限制。它还提供了一个内部DMA模块，以实现数据的快速吞吐和硬件支持的IP校验和计算。与主控器的通信通过两个中断引脚和SPI实现，数据传输速率高达10 Mb/s。两个专用的引脚用于连接LED，进行网络活动状态指示。
以太网网络模块原理如图3所示，该模块通过八个引脚和外部电路相连接，这八个引脚分别是：GND、RST、MISO、SCK、MOSI、INT、CS、VCC33。MISO/SCK/MOSI用于SPI通信，其中MISO是主设备数据输入从设备数据输出，MOSI 是主设备数据输出从设备数据输入，SCK是时钟信号由主设备产生。GND和 V33用于给模块供电，CS是片选信号，INT是中断输出引脚，RST为模块复位信号。
图3 ENC28J60网络模块原理图
其中RST、MISO、SCK、MOSI、CS分别与STM32的PA12、PA6、PA5、PA7、PA11连接。
3） 电源转化模块。该模块要求220 V交流电转化成5 V直流电，目的是给主控模块和继电器控制模块供电（见图4）。将220 V交流电通过整流桥HD06，将电平在零点上下浮动的交流电转化成单向的直流电，再通过开关管TNY264，利用开关的导通和关断，将该电压截成矩形波，这样做的意义就是把高能量切割成无数个低能量，传递到输出端去，输出端会通过输出电压高低，对输入端进行反馈，达到稳定输出电压的目的，然后经过变压器得到7V的电压。变压器右端为整流滤波电路，它们分别由二极管，滤波电容，滤波电感等构成。7 V电压经过三端稳压集成转化成5 V电压给单片机供电。
图4 7V电压转化原理图2 软件设计
21 网络协议选择
网络电源控制系统重点是要实现网络通信，利用网络实现数据的接收和发送，通俗的说就是通过网络收发命令和文件。在网络中要实现数据有条不紊地交换，就必须遵守一些事先约定好的规则。这些规则明确规定了所交换数据的格式以及有关的同步问题。这些为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议。
该系统采用的网络协议是μIP协议栈。μIP协议栈提供一系列接口函数供于系统使用。uip_input（ ）和uip_periodic（ ）两个函数供系统底层使用。其中uip_input（ ）函数根据输入包首部的协议处理这个输入包和需要时调用应用程序，当uip_input（ ）返回时，一个输出包放在全局缓冲区uip_buf中，大小赋给uip_len，如果uip_len为0，则说明没有包要发送，否则调用底层系统的发包函数将包发到网络上。uip_periodic（ ）在周期运行时调用，每秒一次，返回时，输出的IP包要放到uip_buf中，供底层系统查询uip_len的大小发送。UIP_APPCALL（）函数将用户的应用层入口程序作为接口提供给μIP协议栈，μIP在接收到底层传来的数据包后，在需要送到上层应用程序处理的地方调用UIP_APPCALL（）。
使用μIP遵循如下步骤：第一步实现回调函数UIP_APPCALL（）；第二步初始化网卡ENC28J60；第三步初始化μIP协议栈；第四步设置IP地址，网关及掩码：第五步设置监听端口；第六步处理μIP事件。其中μIP是通过uip_polling函数轮询处理μIP事件，在主循环里面隔一段时间调用一次[3]。
22 信号控制流程和实现
μIP将网页数据存放在data-index-html里，浏览器提取出URL中的主机后，向DNS发出请求，解析主机名的IP地址，DNS将解析地址返回给浏览器，浏览器根据该地址请求建立TCP连接，浏览器发出请求报文，服务器向浏览器发送响应报文，并将指定数据发送给浏览器。
当连接开始时，客户端发送GET方法请求给服务器，以访问服务器网页，GET方法用来向服务器传输少量数据并且为透明数据，相比于大数据传输的POST方法对于该系统已足够使用。若信息有误，服务器返回以状态码401为起始行的响应消息。
由于数据处在不停的变化之中，为使网页的相关数据能够及时地更新，网页程序初始化时，要显示的数据如温度时间数据都使用字符串标记暂时表示，在每次发送响应消息到端口前，再将网页中定义字符串标记用当前设备的实际值替换。
对于继电器的控制是根据不同的页面请求来实现的，采用的是GET的方法，将请求参数放到URL里，继电器1的控制参数设为1，继电器2控制参数设为2，以此类推。STM32从URL获得控制参数来控制继电器的吸合，例如点击网页上控制继电器1的按钮，μIP从URL获得GET控制参数1，控制继电器1的吸合，然后修改网页数据的部分内容即继电器1的状态，发送浏览器，显示新网页界面。
温度和RTC时间的更新通过刷新来实现的，因为根据HTTP协议规定，如果客户端没有发出请求，则服务器是不会自动发送页面的，所以通过浏览器的刷新请求可以更新温度和时间。页面刷新采用自动刷新即在网页程序中加入标记，使浏览器自动进行周期性地刷新页面，从而保证用户及时地获得工控现场的数据信息，每隔十秒刷新一次，自动刷新控制代码写在网页源码中。
该系统主控制流程如图5所示，先初始化STM32、网卡和μIP等，然后设置IP地址（192，168，1，160）及监听端口（1 200端口用于TCP Server，80端口，用于Web Server），判断是否与网络端口联络成功，如果联络成功，则向网页服务器发送初始页面消息，如果没有连接成功，则IP指示灯闪烁，提示没有链接上。然后控制LED模块显示时间以及各灯的状态。开始uip轮询函数，判断有没有事件产生，接受网口信息，判断数据包类型，针对不同的包进行不同的处理方式，这里主要处理IP包，实现数据处理。如果数据包内容为继电器复位，则下位机控制继电器断开，延时01s，然后继电器闭合，事件处理结束后继续接受网口信息，实现循环[4]。
3 测试结果
利用硬件实现了μIP协议的网络芯片ENC28J60及具有Cotex-M3内核的STM32处理器构成嵌入式客户端的方案，进行了设备电源网络控制测试。通过网络，用户在浏览器端可及时收到远程现场传感器采集的数据，远程现场的电源状态可实现实时监测和控制。浏览器网页界面如图6所示。
图5 主程序流程图
图6 网页界面4 结束语
网络电源控制系统采用STM32为核心芯片，通过网络模块（ENC28J60）与计算机连接并通信，实时地监控开关电源，实现了现场与网络的混合控制。该系统的优点主要包括以下几点：
1） 可以通过以太网，进行网络传输，网络监控，实现了远程化，异地化；
2） 可以采用大容量的存储器实现大容量数据的采集并处理；
3） 该系统体积小，成本低，便于安装和使用；
4） 通过部分电路的改装，和上位机软件预留的监控电源，可以实现监控电源的添加。
参考文献：
[1] 王铁流，高嵩，袁海英，等. 基Cortex-M3内核处理器的嵌入式Web服务器设计[J].电子产品世界，2009，16（3）：41-43.
[2] 廖义奎.Cortex-M3之STM32嵌入式系统设计 [M].北京：中国电力出版社，2012：14.
[3] 汪三清.基于STM32的嵌入式网络协议UIP的移植与分析[D].武汉：武汉理工大学，2011：34-47.