桁架结构
SCALANCE — 性能可延展
西门子全集成自动化理念已在全球各地成功演绎了无数次;通过共享工具和标准化机制,可实现集成解决方案。最重要的基础工作之一就是致力于SIMATIC NET 工业通讯的发展。SCALANCE 即是里程碑式成果,一种全新的有源网络部件,用于构建集成网络。 2SCALANCE X
X
W
螺钉输送机
S
安全性
工业无线局域网
SCALANCE S
保证工业安全
利用安全机制,如认证、数据加密或访问控制,SCALANCE S 可以保护网络和数据不受侵袭活动,操控和未经授权访问。SOFTNET 安全客户机用于SCALANCE 保护下 设备的安全访问。
SCALANCE W
用于工业无线局域网的可靠无线电技术
基于工业无线电局域网,SCALANCE W 将集成通讯拓展到一个过去很难甚至不可能进入的领域。SCALANCE W 是通过专用的数据传输速率或监控无线连接做到这点。SCALANCE W 采用了IEEE 80 2.11a / b / g / h / e / i
无线局域网国际标准。引道结构图
SCALANCE X
从入门级到高性能网络工业以太网交换机
SCALANCE X 提供一系列的不同功能的工业以太网交换机,例如:通过PROFINET 、SNMP 或是Internet
诊断,以满足对网络结构、数据传输速率和端口数的不同需要。
这些有源网络部件可完美相互协同,旨在严酷的工业环境下能够集成、灵活、安全、高性能的构建网络。
工业环境下的通讯
工业通讯与办公环境下的通讯有着根本上的不同。在办公环境下,很多用户连接一台服务器;客户之间并没有交叉连接。而这种数据传输在建立通讯连接时,多个用户同时连接服务器时会导致阻塞和延时。
这不能用于自动控制,因为循环的执行进程处理需要输入更新的数据来对组件发出适应的控制指令。
此外,应用技术,通讯关系和网络结构也必须各自能够适应严酷的工业环境。
工业网络必须能够反应灵活并在短时间内满足市场需求,重组必须快速而高效。无论如何,必须确保网络的容量及最大限度利用其设备和机器,将停机时间减到最小。所有的生产过程和管理进程必须完全互动。
这一要求只有当全公司和企业外部都采用了开放的通讯系统时才能满足。在自动化和信息技术领域中应避免采用孤立式解决方案,因此需要满足以下的几个前提条件:
■ 从传感器/执行器层到公司管理级传送连续的信息流
■ 全网每个地点的信息有效性
■ 在工厂部门间之间实现数据的快速交换
■ 简单的全厂范围过程组态和高效的诊断
■ 综合的集成安全功能及对非授权访问的阻止全集成自动化
SIMATIC NET的自动化要素是全集成自动化(TIA)技术,这是一种端到端范围的产品和系统,适用于所有行业的自动化领域,从进货到产品的生产过程到输出物流,从现场级一直到公司的管理级。这些组件的特是具有最大程度的集成,因为他们都访问一个公用的数据。这样节省了输入成本,而且他们又保证整个项目的一致性。
可用性与性能
在各种自动化应用中,对于高性能网络和高可用性网络的需求正在不断增长。当部署一个生产线或者生产单元时,各种的拓扑方法,例如总线型,环型或者星型,提供了广泛的可能性。
工业以太网是一种符合IEEE 802.3(以太网)和802.11(无线局域网)标准的高性能的局域网络。通过工业以太网,用户能建立高性能宽范围通讯网络。开放工业以太网标准PROFINET,基于工业以太网,提供了一直到现场级的实时通讯。如果已有的IT标准能够被充分利用,PROFINET甚至允许同步运动控
制通过工业以太网得以实现。
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SCALANCE X
4SCALANCE X
桶装水管理系统
适用于工业以太网的网络性能和网络技术
5个网络节点的数据吞吐量
1000 Mbit/s 全双工通讯2000 Mbit/s
1000 Mbit/s防护耳罩
200 Mbit/s
100 Mbit/s
40 Kbit/s*)
20 Mbit/s 10 Mbit/s
4 Kbit/s*)
100 Mbit/s 全双工通讯1000 Mbit/s 交换型通讯100 Mbit/s 交换型通讯100 Mbit/s 共享型通讯10 Mbit/s 全双工通讯10 Mbit/s 交换型通讯10 Mbit/s 共享型通讯
*)由于冲突造成的实际有效的数据吞吐量
在结合了新技术之后,目前的工业以太网性能,较最初的10 Mbit 半双工网络提高50倍甚至更高。这些技术包括:
■ 快速以太网,传输速率100 Mbit/s :
报文传输比以太网(10 Mbit/s )更快,总线占用时间极短。
■ 千兆以太网,传输速率1Gbit/s :
千兆以太网比快速以太网快10倍,总线占用时间仅为其十
分之一。
■ 全双工防止冲突:
由于避免了常用报文的重复,显著提高了传输通讯量。两个网络节点间可同时传输和接收数据。因此,基于全双工连接快速以太网的数据吞吐量提高到200Mbit/s ,千兆以太网的数据吞吐量提高到2Gbit/s 。全双工使更大限度网络扩展成为可能。
■ 交换技术支持并行通讯:
如果使用交换机将网络分成几个网段,可实现负载分离。各网段之间的数据可独立于其它所有网段,在各自网段内进行通讯。因此,多个报文可同时在整个网络内传输。由于同时产生许多数据帧,性能得到提高。
5个网路站的网络/数据吞吐量
■ 使用自动交叉功能,支持发送线和接收线在双绞线接口自
动交叉。
■ 自适应(Autosensing )功能使网络节点(数据终端和网络
部件)自动地检测信号的传输速率(10Mbit/s 、100Mbit/s 或1Gbit/s ),并支持自动协商。
■ 自动协商是快速以太网的一种配置协议。在启动实际数据
传输前,网络设备会自动协商一个由任何装置(100兆/秒或10兆/秒,全双工或半双工)提供的传输模式。
■ 千兆位布线系统
来自SIMATIC NET 的8芯FastConnect 布线系统可支持1Gbit/s 的传输效率。
交换机—网络的中心点
工业以太网交换机一种有源网络组件,支持不同的网络拓扑结构:总线形、星形或环形光学或电气网络。这些有源网络组件可以把数据传输到特定的目标地址。
SCALANCE X产品系列是全新一代的SIMATIC NET工业以太网交换机。它由不同的模块化产品线组
成,这些产品线也适用于PROFINET的应用,并与相关的自动控制任务相协同。
交换网络
光纤导体或双绞线电缆可以用作交换机之间的传输媒介。数据终端或网段则通过双绞线电缆连接。
这种交换技术允许并行通讯,例如,一个网络被分为数个网段,从而有助于降低网络负载的隔离。这样一来各网段之间的数据通讯相互独立地进行处理。这就意味着,可以同时传输多重消息。
交换技术具有以下特性:
钢丝铠装电缆■ 交换机可被用于构建子网和网段
■ 通过对数据流结构调整,提高数据吞吐量和网络性能
■ 其网络配置规则简单
■ 可以方便地实现有50个交换机和全部扩展可达150 km的网络拓扑结构,而无需顾及信号传输时间
■ 通过连接各个冲突域和子网,可使网络得到无限的扩展(但当超出150km的时候,必需要考虑信号传播的次数)
■ 现有网络可被简单无副作用的扩展工业以太网交换机功能
■ 根据现有接口的数目,交换机可以临时并动态的同时连接几对子网和节点
■ 通过根据数据终端的以太网(MAC)地址,过滤数据业务,本地数据业务依旧是本地的;交换机只传送到其它子网用户的数据
■ 与传统一个典型的以太网网络相比,这样一来可以连接更多的数据终端
■ 阻止错误向有关的子网扩散
SCALANCE X工业以太网交换机优势
■ 坚固、创新、节省空间的外壳设计,可非常容易地集成到 SIMATIC解决方案中(可选择标准35mm DIN导轨、S7-300 DIN导轨或直接墙壁安装)
■ 套筒式设计,以及P R O F I N E T工业以太网连接插头FastConnect RJ45 180插头可去除应力和扭力
■ 高速冗余特性,对于SCALANCE X-200、SCALANCE X-300或SCALANCE X-400,可快速重新组态多达50台交换机的环网(<0.3秒)
■ 用于SCALANCE X-300和SCALANCE X-400的环网后备耦合
5 SCALANCE X