本文為東土電信技術有限公司基于機床PLC數(shù)據(jù)采集及條碼識別打印網(wǎng)絡集成的解決方案。

    工程簡介     機床PLC數(shù)據(jù)采集及條碼識別打印網(wǎng)絡集成工程，客戶有3000余套機床，機床的自動控制主要通過PLC實現(xiàn)，每臺機床的控制分別由單個的PLC控制。PLC使用產(chǎn)品有KOYO公司的SN32DRB、SM16/24，B&R公司的PLC，SIEMENS公司的S7-300（PROFIBUS）等。主要為KOYO公司的SN32DRB、SM16/24。SN32DRB、SM16/24都有RSC232和RS485接口，RS232接口接文本顯示器MD-02L。公司已布好有管理以太網(wǎng)網(wǎng)絡。       客戶需求     客戶需要將這3000余套機床的PLC中某些寄存器中數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)包含機床號，生產(chǎn)人員工號，生產(chǎn)日期，產(chǎn)品的長度等。）讀出并定期生成報表提送到某幾個管理部門，便于日常生產(chǎn)的管理。第一套工序中機床生產(chǎn)完產(chǎn)品后打印條形碼（條形碼數(shù)據(jù)包含機床號，生產(chǎn)人員工號，生產(chǎn)日期，產(chǎn)品的長度，產(chǎn)品的彈性度等。），并將信息讀入產(chǎn)品管理系統(tǒng)。下一套工序機床用條形碼識別器讀出上個工序的條形碼數(shù)據(jù)，并綜合打印出這套工序產(chǎn)品的條形碼。最后的產(chǎn)品條形碼作為完整的產(chǎn)品條形碼數(shù)據(jù)進入產(chǎn)品管理系統(tǒng)中。       網(wǎng)絡特點     從傳輸距離和覆蓋范圍來看，該通信網(wǎng)絡應屬于工業(yè)級廠區(qū)生產(chǎn)控制網(wǎng)絡。主要功能包括：信號采集、自動控制、信息管理等基本生產(chǎn)業(yè)務。以數(shù)據(jù)業(yè)務為主，而該通信網(wǎng)絡所支持的業(yè)務則包括實時圖像、監(jiān)控數(shù)據(jù)及IP數(shù)據(jù)等，是一個全業(yè)務的網(wǎng)絡。

    從以上兩點來看，該網(wǎng)絡更接近于城域網(wǎng)。根據(jù)IEEE802局域網(wǎng)標準委員會的最初定義，城域網(wǎng)（MAN）是以光纖為通信媒體，能提供高速率（大于45Mbit/s），支持數(shù)據(jù)、話音和圖形的綜合業(yè)務傳輸，在跨度為50km—150km的城市覆蓋范圍內(nèi)實現(xiàn)高速/寬帶傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通信網(wǎng)絡。可以看出，機床PLC數(shù)據(jù)采集及條碼識別打印網(wǎng)絡通信網(wǎng)僅在覆蓋范圍上小于城域網(wǎng)。由于工程的特點決定了其通信系統(tǒng)適宜采用自建光纜的形式組建專用網(wǎng)絡，因而，在廠區(qū)內(nèi)的網(wǎng)絡可以用雙絞線組成冗余度較高的環(huán)型網(wǎng)絡。

因此，可以將該通信網(wǎng)看作是一個廠區(qū)網(wǎng)絡，以承載數(shù)據(jù)業(yè)務為主，但又對業(yè)務的實時性有較高要求的專用多業(yè)務區(qū)域網(wǎng)絡。       網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)     機床PLC數(shù)據(jù)采集及條碼識別打印網(wǎng)絡作為多種業(yè)務的傳輸與交換平臺，承擔著數(shù)據(jù)采集、自動控制及其它數(shù)據(jù)業(yè)務信號的匯接和傳輸任務。從拓撲結(jié)構(gòu)上，整個網(wǎng)路是環(huán)型結(jié)構(gòu)互連的準星型網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，如圖所示。其中，控制中心是由七臺KIEN6000-2S組成的冗余環(huán)網(wǎng)，作為網(wǎng)絡的核心層；分別采用單模光纜與七個廠區(qū)各骨干節(jié)點相連接；使用雙光纖備份鏈路，每個廠區(qū)都有一個KIEN 6000-2S和16個KIEN 1000–8TX組成的100M/S冗余工業(yè)環(huán)網(wǎng)，使用雙絞線連接成環(huán)網(wǎng)。

網(wǎng)絡優(yōu)勢分析     以太網(wǎng)的方案是基于二層交換傳輸方案。采用以太網(wǎng)作為交換傳輸和接入平臺的優(yōu)勢十分明顯。其一是巨大的網(wǎng)絡基礎和長期的經(jīng)驗知識，以及目前所有流行的操作系統(tǒng)和應用也都與以太網(wǎng)兼容；其二，以太網(wǎng)性能價格比好，初始成本和運營成本均較低；另外，以太網(wǎng)的擴展性好，容易安裝開通，并且可靠性較高。以太網(wǎng)接入采用異步工作方式，很適合于處理IP突發(fā)數(shù)據(jù)流。目前以太網(wǎng)從共享媒質(zhì)轉(zhuǎn)向全雙工LAN交換后，在相當程度上實現(xiàn)了計算機間的信息隔離，消除了鏈路帶寬的競爭和潛在的碰撞機會，同時使以太網(wǎng)的傳輸距離也大大地得到擴展。

    近來，以太網(wǎng)已逐漸向城域網(wǎng)甚至廣域網(wǎng)擴展。從技術上看，以太網(wǎng)是一種很簡單的解決方案，只需要最少量的規(guī)劃、設計和測試工作，應用多年，為用戶所熟悉，業(yè)務指配時間可以減少到幾個小時或幾天；其次，以太網(wǎng)是標準技術，互換互操作性好，具有廣泛的軟硬件支持，成本低。有人預測，在城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)上，以太網(wǎng)成本可能SDH和ATM的25%和10%；最后，以太網(wǎng)是與媒體無關的承載技術，可以透明地與銅線對、電纜和各種光纖等不同傳輸媒體接口，避免了重新布線的成本。從結(jié)構(gòu)上看，以太網(wǎng)正以前所未有的端到端解決方案面目出現(xiàn)，消去了其他解決方案所必不可少的網(wǎng)絡邊界處的格式變換，減少了網(wǎng)絡的復雜性。同時，以太網(wǎng)是具有很好擴展性的解決方案，其速率可以從10Mbits/s、100Mbits/s、1Gbits/s一直擴展到10Gbit/s。從管理上看，由于同樣的系統(tǒng)可以應用在網(wǎng)絡的各個層面上，因此，網(wǎng)絡管理可以大大簡化。         方案     綜上所述，我們選用東土電信公司的兩層交換工業(yè)以太網(wǎng)交換機KIEN6000-2S和KIEN 1000-8TX，組成環(huán)型網(wǎng)絡與星型相結(jié)合。         根據(jù)光纜的鋪設情況，此種網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)為星狀網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。在每個廠區(qū)MOUDBUS轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊、CCM協(xié)議或無協(xié)議通訊轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊分別接到廠區(qū)內(nèi)的工業(yè)冗余環(huán)網(wǎng)上，相關的控制計算機、控制器等分別連接到冗余環(huán)網(wǎng)上。工廠內(nèi)部的冗余環(huán)網(wǎng)是由KIEN6000-2S和KIEN 1000-8TX連接組成，使用KIEN6000-2S的1#、2# RJ45口與KIEN 1000-8TX的4#、8#口連接成一個雙絞線冗余環(huán)網(wǎng)，切換時間為300MS，然后通過KIEN6000-2S的兩個光口以冗余的方式與控制中心的一臺KIEN 6000-2S相連，控制中心采用七臺KIEN 6000-2S形成的冗余環(huán)網(wǎng)，他們之間也是用雙絞線連接成環(huán)，使用KIEN 6000-2S的1#、2#口即可。每個KIEN6000-2S的兩對光纖口分別用來連接七個廠區(qū)環(huán)網(wǎng)，在局端監(jiān)控中心到每個監(jiān)控點之間單根纖斷裂時，可自動切換到備用通道實現(xiàn)業(yè)務的不間斷傳輸。雙電源的冗余備份、光口/電口自動故障保報警都顯示了在工業(yè)場合上其他交換機所不能達到的強大網(wǎng)絡優(yōu)勢。使用強大網(wǎng)絡管理功能對整個網(wǎng)絡系統(tǒng)進行管理。