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光纤传感技术的创新应用
Φ-OTDR分布式传感可定位50km范围内0.01℃温度变化,用于管道泄漏检测。FBG传感器单纤集成1000+测点,应变测量精度0.1με。DAS系统实现40km振动监测(定位精度±5m),用于周界安防。医疗OCT光纤探头分辨率达1μm,支持实时三维成像。电力变压器绕组测温光纤耐受150kV工频耐压。最新微波光子传感系统将相位噪声降至-120dBc/Hz,用于雷达阵列校准。
拖链电缆,伺服电缆,扁平电缆,卷筒电缆
电线电缆制造、加工(以上限分支机构经营),电动工具、仪器仪表、金属材料、机电设备、五金交电、建筑装潢材料批发、零售,商务信息咨询。【依法须经批准的项目,经相关部门批准后方可开展经营活动】
上海长柔电缆有限公司一家是集研发、设计、生产电线电缆的高科技现代化企业,已有多年的生产历史。现有多家下属公司,国内销售公司和办事处,协作配套企业20多家,新工业园区占地面积120亩地,现有员工120人,各类技术人员28人.公司制造经验,产品质量,主要产品有拖链电缆、柔性电缆、海底电缆,零浮力电缆,伺服电缆、起重机电缆、编码器电缆、控制电缆、通信电缆、电梯电缆、斗轮机机电缆、计算机电缆、 ...
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【技术特征摘要】【专利技术属性】
技术研发人员:袁金,
申请(专利权)人:袁金,龚从扬,
类型:实用新型
国别省市:84
电力通信光缆是一种专门用于电力通信的光纤通信系统,主要用于电力系统的监测、控制、保护等方面。与普通的光纤通信系统相比,电力通信光缆具有以下特点:耐高温:电力通信光缆需要在高温环境下工作,因此需要采用耐高温的光纤和连接器。耐腐蚀:电力通信光缆需要在潮湿、腐蚀性环境下工作,因此需要采用抗腐蚀的光纤和连接器。防电磁干扰:电力通信光缆需要在电磁干扰较大的环境下工作,因此需要采用具有良好抗干扰性能的光纤和连接器。防爆炸:电力通信光缆需要在易燃易爆的环境下工作,因此需要采用防爆的光纤和连接器。高性:电力通信光缆是电力系统中重要的通信手段之一,因此需要其高性和稳定性。
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成本:根据预算选择的电缆类型。通信电缆的导体结构有哪些技术进展?
1、超导体传输技术:
1-1、MgB2材料被广泛应用于高亮度LHC(HL-LHC)项目中,其具有较高的临界温度和高电流密度等特性。这种材料可以工业化生产长距离的多股线状线材,使其成为HTS应用中的潜力候选材料。
1-2、MgB2导体和复杂的电缆系统自2010年开始研发,并在2020年进行了验,采用了一种简化的冷却系统设计,改善了机械灵活性,并简化了运输和安装过程。
中华人民共和国通信行业标准长途信线缆传系线工程计范(征意稿ofof5102-****中华人民共和国息产业部
中华人民共和通行标准长途通信干线光缆传输系统线路工程设计规范(征意稿ofengineeringofcabletrunk5102-****主部门:中人共和信息产业部批部门:信产部综规划司执日期:200x年x月x日2004京
前
言根据2004508号<设标的通中华标YD5102-2003《信干线路的基通信速发和新现,纤光系统了比大的我国步引体制信运企业经营面撰时同。次针用过中发信息行再修订的当国情可操1
目
次1总...................................................................................................................2干光缆输系...........................................................................................3光线路统制及容的选4光线路由的择55光线路设安...........................................................................................6站址择与筑要.............................................................................7光线路护.258光线路护.28附录A本标用词明....................................................................................30附加说............................................................................................................31条文说明.321总.................................................................................................................2干线缆传输统........................................................................................363光线路统制及容的选374光线路由的择385光线路设安.........................................................................................6站址择与筑要.............................................................................7光线路护.438光线路护.452
1则1.0.1《途通信线缆传系统线路工程设计规》(称本规范适用新建长途通信干线陆地缆输系统的线路工程设计改建扩建其他类似光缆线路工程参执行。1.0.2工程设计遵守相关律法,贯彻国家基本建设针政,合利用源,节约建设用地,重文和环境保护。1.0.3工程设计通信整体信质量,技术、济合、安设计中应当进行多方案较努力提高经济效益,降工造。1.0.4工程设计应合理利用已网络施和装备器材。1.0.5工程设计选用符合家或关行业主管部门有关术标要求材料设备,未取得入网许可的品不应在工程中采用。1.0.6工程设计应与通信发展划相合。建设方案、技术案、备选应以络发展规划为依据,充考远期发展的可能性。1.0.7当本规范与国家相关网技术制、进网要求、技术准有盾时应以者为准;与本规范引用标及规范有矛盾时,应以规为。1.0.8在情况下执行本规的条确有困难时,应充分述理,提解决案,并呈有关主管部门批1.0.9本规范尽事,可参照现行相关设计范暂行规定执行。1
光放段光放段光放段光放段光放段光放段光放段光放段光放段光放段2.0.1干光缆传输系统构成图2.0.1。主的干线光缆传输系统,依每一输系统(单纤或双纤)承的光通路数量,可分为通的及通路TDM长干线输系统。ODF
ODFODF
ODFODF
ODFOFC
OFC
OFCOTEOTEOTE注:ODF-光分配架OFC-光缆OTE-光传输设备图2.0.1干线光缆传输系统构成示意2.0.2典的WDM系由OTM(端WDM设备、OADM(光分复设备、光线路放设)三种网元类型成WDM系构成见。OTM
OTMOTM
TM
REG
TM电再生段光复用段光通路
光复用段注:OTM-端型WDM设备OLA-光线路放大设备OADM-分插复用设备图2.0.2WDM系构成示意图WDM系站距的计应符合YD/T《长光缆波分复用WDM)传输系统工程计行规定》的要求。TMREG.REGTM2
2.0.3TDM系统中常用长途干线的SDH系由(字叉连接备)(终端复用器)、ADM(分复用器)、(再生器和OA光放大器)组成。SDH系构成见2.0.3。..
注:TM-终端复用器REG-再生器图2.0.3SDH系统构成意图2.0.4SDH系站间离的计算应符合5095-2000同数字列(SDH)长途光缆传输工程设规》的要求。3
3光线系统制式及容的择3.0.1长干线光缆所用的光纤类型必符合ITU-T相建议和我国国及行标准。3.0.2光类型和使用窗口的选择应当据业务需求预测,综合虑业类型网络基本结构和业务量发趋势,并具有支持未来输统能力考虑到不同类型的光纤能致不同的设站需求,干光中宜混使用多种类型的光纤。3.0.3光中光纤数量的配置应充分考到网络冗余要求、未来期系制式传输系统数量、网络可性新业务发展、光缆结构其部的光需求等因素。4
4光线路由的选择4.0.1光线路路由方案的选择,应以程设计任务书和干线通网络划为础,进行多方案比较。须通信质量,使线路安经济理和便于施工、维护。满干线通信要求的前提下可当虑沿地区的通信需求。4.0.2选光缆线路路由时,应以现有地形地物、建筑设施和定的设规为主要依据,并应充分虑路、公路、水利、长输道有部门展规划的影响。4.0.3光线路路由,在符合大的路由向的前提下,宜沿靠公,但顺路直,避开路边设施和计扩地段。4.0.4光线路路由应选择在地质稳固地势较为平坦的地段,量减翻山岭,并避开可能因自然人因素造成危害的地段。由选应充考虑到线路稳固、运行全施工及维护方便和投资济原。4.0.5宜择在地势变化不剧烈、土石工程较少的方,避开滑坡崩塌泥石流、采空区岩溶表塌陷、地面沉降、裂缝地震化、埋、风蚀、盐渍土、湿性土、崩岸等对光缆危的方。避开湖泊、沼泽、排涝洪带,尽量少穿越水塘、渠在碍较的地段应合理绕行,不强长距离直线。并应考虑设域水利土地利用长期规划的影。4.0.6光线路穿越河流,当过河地点近存在可供光缆敷设的久性梁时光缆宜在桥上通过。采水光缆时,应选择在符合设底缆要的地方,并应兼顾大的由向,不宜偏离过远对河势杂、面宽阔或航运繁忙的大河,应着重水线的安,这情况可部偏离大的路由走。4.0.7在的前提下,也可利用向钻孔或者架空等方式设光过河4.0.8光线路遇到水库时,应在水库上游通过,沿库绕行时设高应在高蓄水位以上。4.0.9光不应在水坝上或坝基下敷设如果在该地段通过,必报请程主管单位和水坝主管位批准后方可实施。4.0.10光缆不穿过大的工业用地,如型厂和矿区等。当在该段通时,应考虑对线路影,并采取有效的保护措。5
4.0.11光缆线不宜穿越和靠近城镇及发,少穿越村庄。当穿或靠村镇时,应考虑村镇建规的影响。4.0.12光缆线不宜通过森林、果园及他济林区或防护林带。对于面建设施和电力、通信线缆应量避开。4.0.13光线路应考虑电影,不宜选择在易遭受击、蚀和机械伤的段。4.0.14光线路路由应虑到设地域内的文物保护环境护等事宜减少原有水系及地面形态的动破坏。6
5光线敷设安装5.1.敷方式选择5.1.1长通信省际干线光缆线路在非区地段敷设时应以采用道或埋方为主。省内干线光缆线除道和直埋方式外也可采架方。5.1.2长干线光缆线路在市区内敷设以采用管道方式为主。不具管道设条件的地段,可采用易料管道、槽道或其他适的设式。5.1.3长干线光缆在下列情况下可采部架空敷设方式:1.必穿越峡谷、深沟采其他敷设方式不能全建设费过高地段;2.地或地面存在其他施施工困难、原有设业不允许越或补费用过高的地段;3.因境保护、文物保等因无法采用其他敷设方的段;4.受他建设规划影响无进行长期性建设的地段5.地下陷、地质环境稳的地段;6.其不能采用管道或埋式敷设的地段,如陡峻岭。5.1.4在距离直埋地段部架空时,不改变光缆外护层结构5.1.5长干线光缆穿越河流的敷设方,应以线路稳固为提并结现场情况按下列原则确:1.路附近有永久性坚桥可以利用的,光缆应当桥敷设2.不备桥上敷设条件或设费用过高时,河床情适的一般流可用定向钻孔或水底光缆敷方式。采用定向钻孔时据实情况可不改变光缆护层构3.遇河床不稳定,冲变较大,或河道内有其他设划,或床土不利于施工,无法保障底缆时,可采用架空越方。5.2.光结构选择5.2.1长干线光缆应根据其用途和开传输系统的需求选择合的光,通情况下选用适合在长波工的二氧化硅系光纤品种光7
应过不于0.69Gpa的全长张力筛选,缆结应使用松套填充型其他为优良的方式。5.2.2长干线光缆线路应采用无金属对的光缆。根据工程需,在害或电危害严重地段可选用金构件的光缆,在蚁害严地可用防光缆。5.2.3光护层结构应根据敷设地段环、采用的敷设方式和保措施定。缆护层结构的选择应符下规定:1.直光缆:PE内护+防铠装层+PE外层,防潮+PE内护层+铠装层外护层,宜选用GYTA53、、GYTSGYTY53或其他更为优的结;2.管或采用塑料管道护光缆:防潮层+PE外护层宜用GYTAGYTSGYTY53GYFTY或其更为良的结构3.架光缆:防潮层+PE外层,宜选用GYTAGYTS、、GYFTY、ADSS、OPGW或他更为优良的构4.水光缆:防潮层PE内护层+钢铠装层PE外护层宜选GYTA33、GYTS333GYTS43或其他为优的结;5.光缆:阻燃材料护;6.防光缆:直埋光缆构+防外护。5.2.4光的机械性能应当符合表5.2.4的规定。光缆在承受短期允许伸力压扁力时,光纤附加衰应于,变小于0.1%,拉力和扁力解除后光纤应无明残附加衰减和应变,光缆应明残余变,护套应无目力可见裂光缆在承受长期允许拉力压力时光纤应无明显的附加衰和变。表5.2.4光的许拉伸力和压扁力光缆类型管道和非自承架空
允许拉伸力(N)短期长期1500600
允许压扁力(N/100mm)短期长期1000300直埋直埋水下(20000N)水下(40000N)
3000500050008000
5.3.光线路敷设安装的一般求5.3.1干光缆的敷设安装方法,可根敷设地段的环境条件,缆不损伤的原则下,因地制地用人工或机械敷设。5.3.2施中应当光缆外护套的完性。直埋、长途管道光金属套对缘电阻竣工验收符相关规范或设计规定。5.3.3干光缆敷设安装的小曲率半应符合表5.3.3规,其中D光外径:表5.3.3光允许小弯曲半径光缆外护层形式
无外护层或04型
5354、33、34
333型43型静态弯曲10D动态弯曲20D
型12.5D25D
5.3.4光接续应符合下列要求:1.室光缆的接续、分应用光缆接头盒。光缆接盒采用密封防结构并具有防腐蚀和一定的压、张力和冲击力的能力2.光接续应采用熔接。3.光固定接头衰减应严制,具体应根据光类、站间距离因素合考虑。4.光加强件在接头处有度的连接。接头盒设在和便维护修的地点。5.3.5光敷设安装的重叠和预留长度参照表5.3.5,并合工程实际况确。表5.3.5光重叠预留参考长度项目接头重叠长度(一般不小于)人手孔内自然弯曲增长光缆沟或管道内弯曲增长架空光缆平均预留(除接头预留)地下站内每侧预留地面站内每侧预留因水利、道路、桥梁等建设规划致的预留
敷设方式直埋管道架空水底12m12m18m5m0.5m1m7‰10‰按实际7‰~10‰5m~10m,可按实际需要调整10m~20m,可按实际需要调整按实际需要光布放的重叠长度应符合光缆接处的预留、光纤在接头盒的盘以及由于现场环境条件定接续操作要求。9
光预留度应考虑日后维修的需。5.3.6光在各类管材中穿放时,所用材的内径应不小于光缆径的1.5倍。光敷设安装后,管口封堵严密。5.4.直光缆敷设安装要求长干光埋应符表定表5.4.1干光埋敷设地段及土质埋深m普土硬
砂土半质风石全质流市、镇市人道
公边质坚、石边设深以其土边沟计度下公路穿铁(路面、路(路基)沟、塘河
按底缆求注1:边沟设计深度为路城建管部门要的深度注2:石质、石质地应在沟和光缆方各铺100mm的细土沙土。时可将深为光缆埋深。注3:上表中包括冻地带的深要求对此在程设计中应行分析定。10
5.4.2光可同其他通信光缆或电缆同敷设,但不得重叠或交,缆的平净距不应小于10cm5.4.3光线路标石的埋设应符合下列求:1.下地点应埋设光缆石(1).光接头、转弯点预留。(2).适气流法敷设的途塑管的开断点及接续点(3).穿障碍物或直线落较,利用前后两个标石其他照物寻光缆困难的地方。(4).装监测装置的地及敷防雷线、同沟敷设光电缆起止地。直光缆的接头处应设置监标;此时可不设置普通标。(5).需埋设标石的其地点2.利固定的标志来标光位置时,可不埋设标石3.光标石的埋设要求光标石埋设在光缆的正上方。头的标石,埋设在光缆线的由上转弯处的标石,埋设在缆路转弯处的交点上。标应埋在不变迁、不影响交通与耕的置。如埋设位置不易选,在近增辅助标记,以三角定标式定光缆位置。5.4.4直光缆接头应安排在地势较高较平坦和地质稳固之处应避水塘河渠、沟坎、道路等施、护不便,或接头有可能到动地点光缆接头盒可采用水泥板其他适宜的防机械损伤保措。5.4.5光线路穿越铁路、通车繁忙或挖路面受到限制的公路,应用钢保护,或定向钻孔地下管但应同时其他地下线安。采钢管时,应伸出路基两排沟外1m光缆埋深距排水沟沟应不于,符合相关部门规定钢管内径应满足安装管要求但应不小于80mm。管内穿放塑料子管,子管数视际要确,一般不少于两根。5.4.6光线路穿越允许开挖路面的公或乡村大道时应采用塑管或管保,穿越有动土可能的机路应采用铺砖或水泥盖板护5.4.7光线路通过村镇等动土可能性大地段可采用大长度塑管铺砖水泥盖板保护。5.4.8光穿越有疏浚和拓宽规划或挖可能的较小沟渠、水塘,应光缆方覆盖水泥盖板或砂浆,可采取其他保护光缆的施11
5.4.9光敷设在坡度大于20°,长大于的斜地段宜采用“S形敷设若坡面上的光缆沟有到水冲刷的可能时,应采堵塞固或流等措施。在坡度大于30°的长斜坡地段敷设时宜采用特结构一般为钢丝铠装)光缆5.4.10光缆穿或沿靠山涧、溪流等易水冲刷的地段时,应根据具情况置漫水坡、挡水墙或其保措施。5.4.11光缆在形起伏比较大的地段(台、梯田、干沟等处)敷设,应足规定的埋深和曲率半要。光缆沟应因地制宜采措防水土失,光缆。一高在0.8m及上时应加护坎或护保护5.4.12光缆在上敷设时,应考虑机械伤振动和环境温度的影响并采相应的保护措施。5.4.13直埋光与其他建筑设施间的净应符合表5.4.13的要求表5.4.13直埋光与其他建筑设施间的净单位:名称非同沟的直埋通信光、电缆埋式电力电缆(35kV下)埋式电力电缆(35kV以上)给水管(管径小于30cm)给水管(管径30cm~50cm)给水管(管径大于50cm)高压油管、天然气管热力、排水管
平行时0.750.50.52.00.51.01.510.01.0
交越时0.250.250.50.50.50.50.50.50.5(3kg/cm2
)
1.0
0.5(力3kg/cm~8kg/cm排水沟
)
2.00.8
0.50.5房屋建筑红线或基础树木(市内、村镇大、果树、行道树)树木(市外大树)水井、坟墓粪坑、积肥池、沼气池、氨水池
1.00.752.03.03.0注1缆用钢管保护时,与水管、煤气、石油管交越时的距可降低为0.15m。12
注2大树指直径30cm及以上的树木。对于孤立大树,还考虑防雷要求。注3穿越埋深与光缆相近的各种下管线时,光缆宜管线下方通过。5.5.管光缆敷设安装要求5.5.1新长途管道应按远期容量一次设,并宜与相关的城乡设(道路供排水系统等)统一规,步进行。5.5.2在区新建管道时,应符合YD5007-2003《通信5.5.3在纳入城市建设规划的野外地新建长途管道时,宜符下列深要:1.管在公路路肩下或似点建筑时,管道埋深(顶路面不小0.80m2.管在田地、山林等建时,管道埋深的取定以妨正常的作、植、采集和小型灌溉渠的浚为前提。进入人手孔的管底部距人孔底板面及管顶内覆顶的距不于,但采用埋式人手时可据具体情况另行定。5.5.4在纳入城市建设规划的野外地新建长途管道时,除相主管门的求外,还应符合下列位和距要求:1.管路由避免选择在划定、可能转为其他用途区,远离类取采石和堆放填埋场地。2.建地域内的农林及利划应对长途管道不成响,且宜选在经济林带、高价值农物中种植地带等区域。3.管和其他地下管线建物之间的小净距(指道壁之间距离应符合表5.5.4规。表5.5.4管和其地下管线及建筑物之间净距单位:其他管线及建筑物名称给水管(管径小于30cm)给水管(管径30cm~50cm)给水管(管径大于50cm)排水管热力管
平行净距0.51.01.51.0(注1)1.0
交叉净距0.150.150.150.15(注2)0.25(3kg/cm2
)
1.0
0.3(注(力3kg/cm~8kg/cm)埋式电力电缆(35kV下)
2.00.513
0.3(注0.5(注
埋式电力电缆(35kV以上)2.00.5(注4)其他埋式通信电缆绿化(乔木)绿化(灌木)地上杆柱马路边石路轨外侧房屋建筑红线或基础水井、坟墓粪坑、积肥池、沼气池、氨水池其他通信管道注:
0.750.251.51.00.5~1.02.01.52.02.00.50.15(1).(2).(3).(4).
主干排水管后敷设时,其施工边与管道间的水平净不宜小于当管道在排水管下部穿越时,净不宜小于0.4m通信管道应作包封包封长度自排水管两侧各加长2m;在交越处范围内,不应做接合装置和附属设备;如电力电缆加保护管时,净距可小至5.5.5除规范外,新建长途塑料管道还应符合YD5025-1996《途通光缆塑料管道工程设计行术规定》的要求。5.5.6在件允许的情况下,宜选择路平直、转弯少、高差小短段少,有较大人手孔的管道敷长干线光缆。5.5.7管光缆占用的管孔位置可选择近管群两侧的适当位置光缆各相管道段所占用的孔位应对致,如需改变孔位时,变范不宜大,并避免由管群的一转到另一侧。5.5.8在泥、陶瓷、钢铁或其他类似质的管道中敷设光缆时视情使用料子管以保护光缆。在料道中敷设时,在大孔径管应设多塑料子管以节省空间。5.5.9子的敷设安装应符合下列规定1.子应采用材质合适塑管材。2.子数量应根据管孔径工程需要确定。数根子的等效外宜不于管孔内径的85%3.一管孔内安装的数子应一次性穿放。子管在人手)孔的管段不应有接头。4.5.
管在人(手)内伸出适宜的,可10cm本工程用的子管,管口应安装子14
5.5.10光缆接盒在人(手)孔内宜安在年积水水位以上的位置采用护托架或其他方法承托5.5.11人(手孔内的光缆应有醒目的别志或光缆标牌。5.5.12人(手孔内的光缆应固定牢靠宜用塑料软管保护。5.5.13光缆在些比较的管道中敷时如公路、铁路、桥上、地,应充考虑到诸如路面沉降、击振动剧烈度变化导致结构变形等素光缆线路的影响,并采相的护措。5.6.架光缆敷设安装要求5.6.1长架空缆线路,应根据不同的荷,采取不同的建筑强度级。路负荷区的划分,应根气条件按表5.6.1确。表5.6.1划线路荷区的气象条件负荷区别气象条件冰凌等效厚度(mm)结冰时温度
轻负荷区中负荷区重负荷区超重负荷区≤5≤10≤15≤20-5-5℃-5℃-5结冰时大风(m/s)10
101010无冰时大风(m/s)
25注:1.冰凌的密度为0.9g/cm;如果是冰霜混合体可按其厚度的二分之一折算为冰厚。2.大风速应以气象台自动记录分钟的平均大风速为计依据。5.6.2长架空路的负荷区,应根据建地的气象资料,按照平均十年一周期出现的大冰凌度大风速选定。5.6.3个冰凌重或风速超过25m/s的地段应根据实际象条件单独高该段线路的建筑标准不全线提高。5.6.4架光缆用于轻、中负荷区和地起不很大的地区。超重负区、季气温低于、大距数量较多、沙暴和风危严重地不宜用。5.6.5架光缆线强度应符合《长途通明线路工程设计规范》和YD5006-2003《标。利现有路架挂光时,对杆路强度进行核算筑。5.6.6光在原长途明线杆路上架挂位的定,15
5.6.7架光缆采用附加吊线架挂方式每吊线一般只宜架挂一条缆。据工程要求也可采用自式光缆在吊线上可采用电挂安,也采用螺旋线绑扎。5.6.8吊的安应符合下列要求:1.吊程式的选择(1).吊线程式可按架设地区的负区别、光缆荷重、标准距因经计确定,一般宜选用7/2.2和规的镀锌绞线(2).不同钢绞线在各种负荷区适的杆距见表5.6.8。杆超过下的范时,应采用正副吊线跨装,其中正吊线宜采用7/2.2规,副线宜采用7/3.0规。表5.6.8吊规格用表吊线规格7/2.27/2.27/2.27/2.27/3.07/3.07/3.0
负荷区别轻负荷区中负荷区重负荷区超重负荷区中负荷区重负荷区超重负荷区
备注2.吊的安装和加固(1).吊线用穿钉(木杆)或吊线箍(水泥杆)和三眼单夹安,也用吊线担和压板安装。(2).吊线在杆上的安装位置,应顾杆上其他缆线的要求并挂光后,(3).吊线的终结、假终结、泄力、仰俯角装置以及外角吊保装置按长途明线和本地网架线的相关规范处理。5.6.9拉的安1.拉程式的选择(1).终端杆拉线应选择比吊线大级的程式。(2).角杆拉线:角深不大于时拉线吊线程式。角深大于13m时应选择比吊大一的程式。(3).中间杆当两侧线路负荷不同,应设置顶头拉线。拉程应拉力大一侧的吊线程式相同16
(4).抗风杆和防凌杆的侧面拉线选用与吊线程式相同的锌绞,防杆的顺线拉线应与吊线式同。(5).假终结、泄力结、长杆档和深大于3m的拉桩杆拉程同吊程式。2.抗杆和防凌杆拉线隔数应符合表5.6.9-1要。表风杆和防凌拉线隔装数架空光缆及吊线条数
轻、中负荷区(杆距)重、超重负荷区(杆距25m)
重、超重负荷区(杆距)≤2>2
抗风杆防凌杆8168
抗风杆4
防凌杆843.
拉程式拉线盘、地锚铁柄的配应合表5.6.9-2求。表5.6.9-2线程式与拉线盘、地锚铁的配拉线程式7/2.27/2.67/3.0
拉线盘程式(mm)
地锚铁柄程式(mm)Φ16×2100Φ20×2100Φ20×21005.6.10光缆距面和他建筑物的间距应符合的规定表5.6.10架光线与其他建筑物间距表序号
间距说明
小净距(m)
交越角度1
光缆距地面:一般地区地点(在不妨碍交通和线路全的前提下)市区(人行道上)高杆农林作物地段
3.02.54.54.52
光缆距路面:跨越公路及市区街道跨越通车的野外大路及市区巷弄
5.55.03
光缆距铁路:跨越铁路(距轨面)跨越电气化铁路平行间距
7.5一般不允许30.0
≥45度4
光缆距树枝:在市区:平行间距垂直间距在郊区:平行及垂直间距
1.251.02.05
光缆距房屋:跨越平顶房顶
1.50.617
6789101112
跨越人字屋脊光缆距建筑物的平行间距与其他架空通信缆线交越时与架空电力线交越时跨越河流:不通航的河流,光缆距高洪水的垂直间距通航的河流,光缆距高通航水时的船桅高点消火栓光缆沿街道架设时,电杆距人行边石与其他架空线路平行时
2.00.61.02.01.01.00.5于面4/3
≥30度≥30度注:上述间距应为光缆在正常运期间应保持的小距。沿铁路架设时大于于4/3杆高。5.6.11光缆接盒可安装在吊线或者电杆上。5.6.12光缆吊应每利用电避雷线或拉线接地,每隔1km左右加缘进行电气断开。5.6.13光缆应量绕可能遭到撞击的地段,实法绕避时应在可能击点用纵剖硬质塑料管等保。上光缆应采用钢管保护光与空电线路交越时,应将交越作缘处理。5.6.14光缆在可避跨越或临近有火险隐患,采取防保护施。5.6.15架空光在市内敷设时,其建筑安装符市话架空电缆线路有关定。5.6.16采用OPGW和ADSS等力光缆时,应符相关电力专设计范。5.7.水光缆敷设安装要求5.7.1水光缆格选用应符合下列原则1.河及岸滩稳定、流不但河面宽度大于150m的一般流或节性流,应采用短期抗张强为20000N及上的钢铠光缆2.河及岸滩不太稳定流大于或要通航河道,应采短期张强度为40000N及以的钢丝铠装缆。3.河及岸滩不稳定、刷重,以及河宽超过500m的特河流采用殊设计的加强型钢丝铠光。18
4.穿水库、湖泊等静区时,可根据通航情况、工业和水地质况综合考虑确定。5.河稳定、流速较小河不宽的河道,在安且受未来工作影响的前提下,可采用埋缆过河。6.如河床土质及水面度况能满足定向钻孔施工备要求也可择定向钻孔施工方式,时采用在钻孔中穿放直埋管道缆过河。5.7.2水光缆过河位置,应选择在河顺、流速不大、河面较窄土质定、河床平缓无明显冲、岸坡度较小的地方。下地不敷设底光缆:1.河的转弯与弯曲处汇处,和水道经常变动的方以及险、沙附近。2.水情况不稳定,漩涡产生,河岸陡峭不定,可能遭受烈冲导致坍岸的地方。3.凌危害段落。4.有宽和疏浚计划,未有抛石、破堤等导致河改可能的点。5.河土质不利于布放埋施工的地方。6.有蚀性污水排泄的域7.附有其他水下管线沉、爆炸物、沉积物等的域8.码、港口、渡口、梁锚地、船闸、避风处和上业区附。5.7.3水光缆避免在水中设置光缆接。5.7.4特河流重要的通航河流等,可据线光缆的重要程度设置用水光缆。主、备用水底光应过连接器箱或分支接头进人倒换也可进行自动倒换。为可置水线终端房。5.7.5水光缆埋深,应根据河流的水、航状况、河床土质等具情况段确定。1.河有水部分的埋深应符合下列定:(1).水小于(指枯水季节的深度)的区,河床不稳定或土松软,光缆埋入河底的深度应于1.5m;床稳或质坚时不应小于1.2m。(2).水大于8m区域,可将缆直接布放在河底不加埋19
123456(3).在刷严重和不定的段(如游荡型河道)应将缆埋在变幅度以下;如遇困不实现,在河底的埋深不应于1.5m并应根据需要123456(4).在疏浚计划的区,应光缆埋设在计划深度下1m或施工暂按一般埋深,但需要光作适当预留,待疏浚再下至要求深度。(5).石和半石质河床埋深应小于0.5m并应加保护措施。2.岸部分埋深应符合下列要求:(1).比稳定的地段,缆埋不应小于1.2m(2).洪季节受冲刷或质松不稳定的地段适当加,光上岸坡度小于30度3.对大型河流,当航道、水利、防、海事等部门对拟布水光缆埋深有要求时,或抛、运输、渔业捕捞养殖活动影响,上述埋深不保光缆时,应进行合论和分析,确定合适的埋要。5.7.6水光缆的敷设长度,应按下列求:1.有的河流,水底光缆应伸出取区,出堤不宜小于50m。无堤河流应根河岸的稳定程度、岸的冲程度定,底光缆伸出岸边不宜小50m2.河、河堤有拓宽或改变规划的流,水底光缆应伸出规堤50m外。3.土松散易受冲刷的不稳定岸滩分,光缆应有适当预留4.主备用水底光缆的长度宜相等如有长度偏差,应满足输求。5.7.7穿河流水底光缆长度,根据河和形情况,可按表5.7.7进估算表5.7.7
水光缆度估算表河流情况
为两终点间丈量长度的倍数河宽小于200m水深、岸陡、流,河床变化大1.15河宽小于200m水较浅、流缓,床平坦变化小1.12河宽200m500m流急,河床变化大河宽大于500m流急,河床变化河宽大于500m流缓,河床变化
1.121.101.06-1.08注:实际应用中,应结合施工方和技术装备水平综考虑取定。水光缆度应按下式计算:L=(L+L+L+L+L+L)()单位:m20
123456式L-水底光缆长度(位);123456L-水光缆终端间现场的丈量长度单m);L-终固定、过堤、岸滩的度(位:m;L-两端间种预留增加的长度(单:);L-布放平面度加的长度(单位:m,可参照表5.7.8确定L-水下立弧度加的长度,应根据河床态光缆布放的断面计确定(单:)L-施余量,根据不同施工艺考虑取定(单位:);其拖轮放时可为水面宽度的8%~10%;抛锚布放时可为面宽度的~;埋设犁布放人抬放时一般可不加余。a-自然弯曲增长率,根据形伏情况,取1%~1.5%。表5.7.8布平面弧增长度比例表f/l6/1008/10010/10013/10015/100增长比例
0.0110.01710.02710.04510.061注:表中l代表布放平面弧度的长,f代表弧线顶点至弦的垂直高度,f/l代表高弦比。单水底缆的长度不宜小于500m。5.7.8应现场察的情况和调查的水文料确定水底光缆的佳施时节可行的施工方法。水光缆施工方式,应根据光缆格河流水文地质状况、施技装备管理水平以及经济效果因进行选择,可采用人工机挖敷设设备敷设等方式。于质河床,可视情况采取破沟式。5.7.9光在河的敷设位置,应以测量的线为基准向上游按弧形设。形敷设的范围,应包括水间可能受到冲刷的岸滩分弧顶点设在河流的主流位置上弧顶点至基线的距离,应弧弦的大和河流的稳定情况确定一可为弦长的10%,根据刷情况水面度可将比率适当调整。受设水域的限制,按弧形设困时,采取“S”敷设。当放两及以上的水底光缆,或一域有其他光缆或管线时相间应持的距离。21
5.7.10水底光接头金属护套和铠装钢丝的头式,应能光缆电气能、密闭性能和必要的械度要求。5.7.11靠近河部分水底光缆,如有可能受冲、塌方、抛石护坡船只岸等危害时,可选用下保措施:1.加埋设;2.覆水泥板;3.采关节形套管;4.砌质光缆沟(应采取止光磨损的措施)。5.7.12光缆通河堤方式和保护措施,应保光和河堤的,并格符相关堤防管理部门的技要。光穿越堤的位置应在历年高水以上,对于呈淤积态势河应考光缆寿命期内洪水可能达位置。光在穿土堤时,宜采用爬堤敷的式,光缆在堤顶的埋深应于1.2m,堤坡埋深不应小于1.0m。如顶部兼为路时,应取相的防护措施。若达到埋要有困难时也可采用部高面方式光缆上垫土的厚度不应于0.8m河堤复原与加固应按照堤主部门的规定处理。穿较小、不会引起次生灾害的水,光缆可在堤基下直埋越但应河堤主管单位同意。光不宜越石砌或混凝土河堤。须越时,其穿越位置与保措应与堤主管部门协商确定。5.7.13水底光的终固定方式,应根据不同况别采取下列措施1.对于一般河流,水陆两段光缆接头,应设置在地势较和质定的方,可直接埋于地下,维方便也可设置接头人手。在端处的水底光缆部分,设1个锚和预的措施。2.较大河流或岸滩有冲刷的河流或光缆终端处的土质不定河,除述措施外,还应当将水光进行锚固。5.7.14敷设水光缆通航河流,在过河段的堤河岸上设置标志牌标志的数量及设置方式应符相海事及航道主管部门的定如具体定时,可按下列要求执:22
1.水面宽度小于50m的河,在河流一侧的上下堤岸,各设置块标牌。2.水面较宽的河流,在水底光缆、下游的河道两岸均设一标牌。3.河流的滩地较长或主航道偏向槽一侧时,需在近航道设标牌。4.有夜航的河流可在标志牌上设灯光设备。5.7.15敷设水光缆通航河流,应划定禁止锚域,其范围应按相海事航道主管部门的规定执。无具体规定时,可按下要执:1.河宽小于500m,游禁区距光缆弧度顶点~,游区距缆路由基线50m100m2.河宽为500m及以上时,上禁区光缆弧度顶点~400m,下游禁区距光缆路由基100m200m3.特大河流,上游禁区距光缆弧顶点应大于,下禁区距缆路基线应大于。23
6站选择与建筑要6.1.站选择原则6.1.1在输长允许的条件下,站应先虑设置在现有机房内6.1.21.2.3.4.5.6.
无有机可利用时,站的设置点符合以下要求:靠居民、现有维护设施等保、便于看管的地方。不选择易燃、易爆的建筑物和积附近。地较高不受洪水影响,容易保良的机房内温湿度环境地形坦、土质稳定适于建筑地。避开断层、土坡边缘故河和有可能塌方、滑坡和下在矿藏及古迹遗址的地。交方便有利于施工及维护抢修不离光路由走向过远,方便光、电线路的引入。易保持好的机房内外环境,可足全保密、消防及人防要。便地线装,接较,避开强电干扰设施及其他防雷地装。6.2.建要求6.2.1新站应选用地上型的建筑方。环境或设备工作条有特要求时,站机房也可用下或半地下结构的建筑式6.2.2新站机房面积应根据光缆容以中、远期设备安装数量因素合考虑。6.2.3新、购或租用站机房,均应合YD5003-2003其他相关标准的要求。24
iiiiiikiikiiiiiikiikki7.1.光线路防强电7.1.1有属构的无金属线对光缆线路当与高压电力线路、交流气化道接触网平行,或与发厂变电站的地线网、高压力路塔的地装置等强电设施接近,主要考虑强电设施在故状和作状时由电磁感应、地电位高因素在光缆金属构件上生危影响7.1.2有属构的无金属线对光缆线路强线路危险影响允许标准符合列规定。1.强线路故障状态时光金属构件上的感应纵向动或地电升应大于光缆缘外护层介强的。2.强线路正常运行状时光缆金属构件上的感应向动势应大于60V7.1.3有属构的无金属线对光缆线路考强电干扰影响。7.1.4高输电路在短期故障状态或正工状态,对接近的通信光线路由电磁感应产生的纵电势E)的有效值,可下公式计:E=∑2πf·M·L·I·S)式f—压线电流频率)一般为50;M—第i接近段压线与光缆的互感数H/km)为50Hz时的值;L—第i接段通信光缆线路在高压线上的投影长度km);I—影电流(A)S第i接近段高压线路与信光线路的综合屏蔽系数取为50Hz时数值)7.1.5交电气铁道接触网,在短期故状或正常工作状态,对接的通光缆线路,由电磁感应生纵电动势(E)有效,可按列公计算:E=∑2·M·L·SV25
kikikkik10101010式f—流电气化铁道接触网流频),国电化铁路的牵供电式是相工()25kV交流kikikkik10101010M—第i接近段流电气化铁道接触与光缆的互感系数()取f频率时的数值;L—第i接段通信光缆线路在交流电化铁道的投影长度()I—响电A)S—第i接段交流电气化铁道接网与信光缆线路的综合屏系(取f频时的数值)。7.1.6光线路强电影响的防护,可选下措施:1.在择光缆路由时,与有强电线路保持一定的距当与之近时计算在光缆金属构件上生危险影响不应超过本规规定容许值。2.光线路与强电线路越,宜垂直通过;在困难况,其交角度不小于45度。3.光接头处两侧金属件作电气连通,也不接地4.当述措施无法满足全求时,可增加光缆缘护的介质度、用非金属加强芯或无金构的光缆。5.在强电线路平行地进光缆施工或检修时,应光内的金构件临时接地。7.2.光线路防雷7.2.1年均雷日数大于20的地区以及有雷击历史的地,光线应采防雷保护措施。7.2.2无属线,有金属构件的直埋光线的防雷保护可选用下列施:1.防线防线的置应符合下列原则:(1)ρ<100Ω·m的地,可不设防雷线。(2)ρ为100Ω·m~500Ω·m的地段设一条防雷线。(3)ρ>500Ω·m地段,设两条防雷。(4)防线连布放长度应不小于2km2.当缆在野外长途塑管中敷设时,可参照下列雷设置原:(1)ρ<100Ω·m地段可不设防雷线。26
10(2)ρ≥100的地段,一条防雷线10(3)防雷线的连布放度应不小于2km。3.光接头处两侧金属件作电气连通。4.内的光缆金属构应防雷地线。5.雷严重地段,光缆采非金属加强芯或无金属件结构形。7.2.3光线路尽量绕避雷暴危害严重段孤立大树、杆塔、高耸筑、道树、树林等易引雷目。无法避开时,应采用消线避针等施对光缆线路进行保护7.2.4架光缆路除可采用第7.2.2条3、4、5款施外,可用列防保护措施:1.光架挂在长途明线条下方。2.光吊线间隔接地。3.雷严重地段装架地线。7.3.光线路其他防护7.3.1直光缆在有白蚁危害的地段敷时,可采用防蚁护层的缆也可用其他防蚁处理,但应境。7.3.2有害的地区应采取防鼠措施。7.3.3在冷地区应针对不同气候特点冻土状况采取防冻措施在季冻土中敷设光缆时应增加埋,有永久冻土层的地区敷时不动永冻土。27
8光线维护8.1.光线路维护机构8.1.1新长途干线光缆时,应根据工实际情况确定合适可行维护式,视需要配置相应的维护构仪表。长途干线光缆维机包维护和巡房、水线房等。对采分散维护、集中抢修方的应置维段、巡房;对于集中维、中抢修方式的,应设置护段有重水线时,应设置水线房通情况下,每个维护段负维150km~250km光线,房负责维护光缆线路,可根沿线形特点及行政区划等因综考虑取定。8.1.2长干线光缆维护机构及人员配可参照表8.1.2取。表8.1.2光缆维护机构及人员置项目
用地(m2
)
建筑面积(m2
)
维护人员配置(人)新建集中维护段房新建分散维护段房新建巡房和大型水线房新建一般水线房
≤3000≤2670≤330≤67
7606508020
9718.2.光线路维护器材8.2.1光线路维护工器具应根据工程护抢修特点及方式按需备当无殊要求时,可参考表8.2.1配相应维护机具和仪表,并视际情适当取舍。表8.2.1维护机具和仪表的配置序
仪表及工器具名称
单位
配备标准(处)号整线务段
半线务段
集中维护段
巡房1
大型光缆探测仪
部
1
1
12
小型光缆探测仪
部
13456
高阻计兆欧表数字万用表手抬机动消防泵10马力~
部块部台
1111
1111
111125马力7
液压式千斤顶带大轴(5
套
1
1
128
光缆盘绞盘环链手拉葫芦电子交流稳压器汽油发电机组1.5kW汽油桶53加仑塑料桶10公升小型帐蓬电话机线务段常用维护工具(公
个个个台台个个个台套
1111111111
1111111111
1111111111
线务员常用维护工具维护用仪表车维护用客货两用车稳定光源光功率计光时域反射仪(双窗口)光纤熔接机(含光纤切割工
套辆辆辆套套套套
31121111
2121111
51121111
11具)8.2.2定
当求时,主要维护材料的备量可按照表8.2.2取表8.2.2光线路护材料项目直埋光缆维护料管道光缆维护料架空光缆维护料水底光缆维护料气流法敷缆段落维护料光缆接头盒维护料
数量直埋光缆工程用料长度的3%5%架空光缆工程用料长度的按维护段内长的一条水底光缆列的3%~光缆接头盒工程用料数量的10%以数量按维护段落适当取整。29
附录A标准用词说明本范条中有关严格程度的用词采了以下写法:A.0.1表很严,非这样做不可的用词正词采“必”。反词采“严”。A.0.2表严格在正常情况下均应这样的词:正词采“应。反词采“不”或“不得”。A.0.3表允许有选择,在条件许可时先这样做的用词:正词采“宜。反词采“不”。A.0.4表示许有选择,在一定条件可这样做的用词,采用“可。30
附加说明原编单:中讯邮电咨询设计院修主编位:中讯邮电咨询设计主起草:贺永涛宏坡崔旭31
中华人民共和通行标准长途信线缆传系线工程计范ofengineeringofcabletrunk5102-2004条文说2004北京32
目
次12345678
总则................................................................................................................34干线光传输统........................................................................................36光缆线系统式及量的择.................................................................光缆线路由选择.....................................................................................光缆线敷设装.........................................................................................站站选择建筑求42光缆线防护................................................................................................43光缆线维护................................................................................................4533
1则1.0.1本范是对原YD5102-2003长途通信干线光缆输系统线路工设计范》的修订。1.0.2除家法律,途通干线光缆传输系统线工程应符合《华人共和国电信条例》、《信设市场管理办法》、《际信施建管理规定》、《电信建管办法》、《通信工程质监管规定、《通信建设项目招标标理暂行规定》等行政规的求1.0.5工程设计中选用的产品符合家或相关行业主管部有关术标要求并形成一定的工业批量产力,达到商用化的材料设备经过管部门批准的实验性项除。1.0.6通信发展规划应强调整网络划的整体性。建设近和远的设年限与业务增长速度、技术展划、技术进步因素、经效益设备命以及运营企业发展规等素有关,工程设计中可据体况确。近期可按投产后3年虑,远可按产后12~20年虑。1.0.7本规范主要是针对长途缆线工程设计而编写的,范中涉及部分可分别参照下列现行标执:YDN099-1998光同步传送技术体制》YDN120-1999光波分复用统总体技术要求(暂行定》YD5003-2003电信用房屋设计规范》YD/T5095-2000《步字系列(SDH)途光传输工程设计范》YD/T5092-2000《长光缆波分复(WDM)传输系统工程计行规》YD5080-1999《SDH光通工网管统设计暂行规定》YD5002-2003邮电筑防火设计标准》YD5054-1998邮电信建筑抗震设防分类准》YD5006-2003本地话网用户线线路工程计规》YD5007-2003《通信管道与通道工程设计规范》YD5025-1996《途通信光缆塑料管工程计暂行技术规定《信工项目建设用地》在用上标准时,应探讨使用其新准的可能性。34
1.0.8
到004年中正式公布35
2
干线光缆传输统2.0.1传输系统的划分是根据光同传送网技术体制》和光波复用统总技术要求(暂行规定)来订的,其性能亦应合述求。些还在研究中的新传输制有纳入本规范;同时考到国途干网的建设现状,取消了关PDH的容。36
3光线系统制式及容的择3.0.2长光缆干所用的纤类型,目前以G.652和G.655为宜使用口应优先选择波和L波。同条光中混合使用多种型的纤时,需有技术及经济据3.0.3光缆中光纤数量一般应足远需求,这是依据目前信建工程的具情况考虑的。随着线缆术日益发展和成熟,光缆格步降,施工及赔偿费用有所提,别是多个运营商的存在致权为很情况下的稀缺资源,因分投资、多次重复布放光一是利的但在业务量增长迅时需要多条光缆分担业务量确以及不久可能有更适合线输的新型光纤光缆进入用时若工建设业主能够确保路权期用,也可采用分期分缆行设方式37
4光线路由的选择4.0.1长途光缆干线建设中,考虑线地区的通信需求而加、增纤芯量和进行路由迂回时,注使其不致严重影响干线全非线部的维护、抢修、割接、度工作应同时考虑到对干的响4.0.3选择光缆线路路由时,虑到工、维护和抢修的便,因提出沿靠路。但一般情况下不宜贴路敷设,这是因为可能路设及公改扩建的影响。若相关门路由位置有具体要求,应规位置设。不业主作建设干线光缆时,如作之一已拥有某路由上的权该路由敷设光缆时,可受条规定的限制。4.0.4选择光缆线路路由时,进行察和论,排除可能地质害产或人的狩猎、采集、种植、掘倾弃和堆放等活动,可危光地点。4.0.5水线是光缆线路中故障发而维护抢修困难障碍历较长部分在大河流或繁忙航道选择水的置时,应将过河和由定为首考虑,容许偏离大的路走。在桥上敷设光缆过河安性得到好保障;架空跨越则投较且实施难度小;定向钻则利缆埋深,应视具体情况用4.0.7光缆穿越有地层沉陷段的矿时,应对沉降的范围程度发展势进评估,以确定合适的保措。当沉降严重且发展迅时应用管方式敷设,以防管道错对缆施加剪切力。部架也一临时决方案。4.0.9长期经验和市场势表,光线路路由选择时,通森林果园其他济或防护林带,和迁移干其他地面地下设施时会致额补费,同时,办理相关批准续增加建设工期。因此,于类况,光缆线路不过多增长时尽避开为宜。4.0.11选合适的路由施工式有利于建设地域内的物环境保护同时工程对沿线居民的影响低可接受的范围内。38
5光线敷设安装5.1敷方式选择5.1.1目前长途干线光缆建设,在市区地段以管道方式设的缆比逐渐加,包括塑料长途管道普水泥管道等,而且可预这趋将继发展。因此本规范将管方增加为干线光缆优选的设式一。架光缆目前应用较多的一种敷方,但其固有缺点使之不合遍应于长途干线中。5.1.5光在桥上架挂敷时,选择在桥梁的下游侧且不于梁底度。5.2光结构选择5.2.1目前技术水平下,松套充层结构的光缆各项性能标比适合途干使用。其他结构光缆应分,并慎重使用。5.2.2长途干线光缆线路不应用缆金属信号线和远端供方式若有殊要时,应按相关规范执行5.2.3本直接引用了YD/T901-2001《核心网用缆-层式通信用室光缆中的相关规定
在低温环境下工作时,应选择耐寒电缆;在高温环境下,则需选择耐热电缆;
如果在高压下工作,则应选择缘材料为聚丙烯的电缆;
在电磁环境较为恶劣的场景,如发电厂或变电站,需要选择抗干扰性能强的电缆;
对于长距离和高速数输,如互联网主干网络、数据中心和域网的主干连接,光纤电缆是佳选择。
以下是几种常见通信电缆的类型及其适用场景:
工控,指的是工业控制自动化,主要利用电气、机械、软件组合的方式实现, 即是工业控制系统,或者是工厂自动化控制。工控指的是工业控制系统的数据、网络和系统。
随着工业信息化的迅猛发展,德国的“工业4.0”、美国的“再工业化”风潮、“中国制造2025”等国家战略的推出,以及云计算、大数据、人工智能、物联网等新一代信息技术与制造技术的加速融合,工业控制系统由从原始的封闭独立走向开放、由单机走向互联、由自动化走向智能化。但在工业企业获得巨大发展动能的环境背景下,也滋生了大量隐患,工控正面临严峻的挑战 。
工控系统现状
1. 工控设备(如PLC、DCS等)以及工控协议本身普遍在设计之初就较少考虑信息方面的问题 。 工控设备主要关注的是功能,系统的稳定性及性方面;互联网通常都通过加密、身份认等方式来协议传输的性,如SSH、HTTPS协议。而工控协议基本都是采用明文方式传输,并且缺少身份认的支持 。
2. 工控系统在建设之初较少考虑信息问题 ,比如在进行内外网交互的时候,大多只采用了物理隔离的方式进行建设,存在很大的隐患。
3. 随着互联网的发展,“两化融合”、“互联网+”、“工业4.0”等概念的推进,工控系统与互联网的信息交互变得十分必要且频繁,这就把系统中隐藏的风险、漏洞暴露出来,同时也会引入新的风险 。
4. 其他问题: 工业控制产品漏洞屡见不鲜 、 缺乏有效的全生命周期管理 、操作人员信息意识低等问题。
生产场景中常见的问题
1. 操作站、工程师站等HMI人机界面通常采用windows系统,并且基本不进行补丁更新。
2. DCS与工程师站、操作站之间进行通信时,基本不进行身份验、规则校验、加密传输、完整性检查等。
3. 外部运维操作没有审计监管。
4. 工程师站权限大,有些是通用的工程师站,只要接入生产网络,就可以对控制系统进行运维。
5. 工控系统普遍存在弱口令问题。
6. 通信协议的性考虑不足,容易被攻击者利用。的工控通信协议或规约在设计之初一般只考虑通信的实时性和可用性,很少或根本没有考虑性问题,例如缺乏强度的认、加密或授权措施等 。
7. 策略和管理制度不完善,人员意识不足。目前大多数行业尚未形成完整合理的信息保障制度和流程,对工控系统规划、设计、建设、运维、评估等阶段的信息需求考虑不充分。
工控与传统的区别
1、工控的性
1. 网络通信协议不同,工控大多使用各个厂商的私有协议,比如ModBus协议、西门子的S7协议等。
2. 系统稳定性要求高:网络造成的误报在一定程度上都等同于攻击。
3. 系统运行环境不同:工控系统运行环境相对原始和落后,大多使用老版本的WinXP、WIn7等系统,并且一般不打补丁。
4. 网络结构和行为相对稳定:不能频繁变动调整。
5. 网络防护要求高:不能通过简单的打补丁来解决问题。
2、工控的防护目标不同
对于工控系统来说,防护目标与传统的防护目标同样存在较大差异,具体情况如下:
3、防护手段不同
4、网络架构区别
5、数输区别
6、运行环境不同
相关防护标准
西门子
罗克韦尔
博世、倍福、三菱、欧姆龙、施耐德
其他
CCS
计算机集中控制系统。
控制系统的结构从初的CCS(计算机集中控制系统),到第二代的DCS(分散控制系统),发展到现在流行的FCS(现场总线控制系统)。
DCS
分散控制系统/分布式控制系统。
DCS是分布式控制系统的英文缩写(Distributed Control System),在国内自控行业又称之为集散控制系统。是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统,它是在集中式控制系统CCS的基础上发展、演变而来的。
DCS它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统,综合了计算机,通信、显示和控制等4C技术,其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。
FCS
现场总线控制系统。
现场总线(Field bus)是近年来迅速发展起来的一种工业数据总线,它主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。由于现场总线简单、、经济实用等一系列突出的优点,因而受到了许多标准团体和计算机厂商的高度重视。
它是一种工业数据总线,是自动化领域中底层数据通信网络。
简单说,现场总线就是以数字通信替代了传统4-20mA模拟信号及普通开关量信号的传输,是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、双向、多站的通信系统。
工业领域具有自身的性,因此造就了众多的总线,工业以太网,接口,协议,标准。
就现场总线而言,目前世界上依然存在着大概40余种,大家比较熟悉的有西门子的ProfiBus、
PhenixContact公司的InterBus,罗克韦尔的DeviceNet与ControlNet等等。
由于行业特性的不同,在不同的行业,也存在着不同的总线协议,各种各样的现场总线大于过程自动化、医领域、加工制造、交通运输、国防、航天、农业和楼宇等领域,大概不到十种的总线占有80%左右的市场。
CAN
控制器域网络(Controller Area Network, CAN)的简称,是由以研发和生产汽车电子产品著称的德国BOSCH公司开发的,并成为标准(ISO 11898),是上应用广泛的现场总线之一。 在北美和西欧,CAN总线协议已经成为汽车计算机控制系统和嵌入式工业控制域网的标准总线,并且拥有以CAN为底层协议专为大型货车和重工机械车辆设计的J1939协议。
CAN 的高性能和性已被认同,并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一,被誉为自动化领域的计算机域网。它的出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、的数据通信提供了强有力的技术支持。
DeviceNet
DeviceNet是一种用在自动化技术的现场总线标准,由美国的Allen-Bradley公司在1994年开发。DeviceNet使用控制器域网络(CAN)为其底层的通讯协定,其应用层有针对不同设备所定义的行规(profile)。主要的应用包括资讯交换、设备及大型控制系统。在美国的市场占有率较高。
DeviceNet通讯协定是由美国的Allen-Bradley公司(后来被洛克威尔自动化公司合并)所开发,以Bosch公司开发的控制器域网络(CAN)为其通讯协定的基础。DeviceNet移植了来自ControlNet(另一个由Allen-Bradley公司开发的通讯协定)的技术,再配合控制器域网络的使用,因此其成本较传统以RS-485为基础的通讯协定要低,但又可以有较好的强健性。
为了要推展DeviceNet在世界各地的使用,洛克威尔公司决定将此技术分享给其他厂商。后来DeviceNet通讯协定是由位在美国的独立组织开放DeviceNet厂商协会(ODVA)管理。ODVA维护DeviceNet的规格、也提供一致化测试),确保厂商的产品符合DeviceNet通讯协定的规格。
后来ODVA将DeviceNet通讯和其他相关的通讯协定整合成通用工业协定(CIP),其中包括以下的通讯协定:
1. EtherNet/IP(其N为大写,此处的IP不是网际协议,为“Industrial Protocol”的简称)
2. ControlNet
3. DeviceNet
4. CompoNet
CCL-Link
CC-Link是Control&Communication Link(控制与通信链路系统)的缩写,在1996年11月,由三菱电机为主导的多家公司推出。在其系统中,可以将控制和信息数据同时以10Mbit/s高速传送至现场网络,具有性能、使用简单、应用广泛、节省成本等优点。其不仅解决了工业现场配线复杂的问题,同时具有的抗噪性能和兼容性。
CC-Link是一个以设备层为主的网络,同时也可覆盖较高层次的控制层和较低层次的传感层。
Profibus
PROFIBUS – DP的DP即Decentralized Periphery。它具有高速低成本,用于设备级控制系统与分散式I/O的通信。它与PROFIBUS-PA(Process Automation )、PROFIBUS-FMS (Fieldbus Message Specification )共同组成了PROFIBUS标准。
PROFIBUS是一个用在自动化技术的现场总线标准,在1987年由德国西门子公司等十四家公司及五个研究机构所推动,PROFIBUS是程序总线网络(PROcess FIeld BUS)的简称。PROFIBUS和用在工业以太网的PROFINET是二种不同的通信协议。
1、Profibus-DP
PROFIBUS–DP协议明确规定了用户数据怎样在总线各站之间传递,但用户数据的含义是在PROFIBUS行规中具体说明的。另外,行规还具体规定了PROFIBUS-DP如何用于应用领域。使用行规可使不同厂商所生产的不同设备互换使用,而工厂操作人员毋须关心两者之间的差异。因为与应用有关的含义在行规中均作了的规定说明。
Profibus-DP用于现bai场层的高速数送。du在这一级,处理器(如PLC,PC)通过高zhi速串行线同分散dao的现场设备(i/0,驱动器、阀门等)进行通讯。
PROFIBUS DP(分布式周边,Decentralized Peripherals)用在工厂自动化的应用中,可以由控制器控制许多的传感器及执行器,也可以利用标准或选用的诊断机能得知各模块的状态。
2、Profibus-PA
Profibus-PA 适用于Profibus过程自动化。PA 将自动化系统和过程控制系统与压力、温度和液位变送器等现场设备连接起来,并可用来替代4-20mA的模拟技术。
PROFIBUS PA(过程自动化,Process Automation)应用在过程自动化系统中,由过程控制系统监控量测设备控制,是本质的通信协议,可适用于防爆区域(工业防爆危险区分类中的Ex-zone 0及Ex-zone 1)。其物理层(缆线)匹配IEC 61158-2,允许由通信缆线提供电源给现场设备,即使在有故障时也可限制电流量,避免制造可能导致爆炸的情形。因为使用网络供电,一个PROFIBUS PA网络所能连接的设备数量也就受到限制。
PROFIBUS PA的通信速率为31.25 kbit/s。PROFIBUS PA使用的通信协议和PROFIBUS DP相同,只要有转换设备就可以和PROFIBUS DP网络连接,由速率较快的PROFIBUS DP作为网络主干,将信号传递给控制器。在一些需要同时处理自动化及过程控制的应用中就可以同时使用PROFIBUS DP及PROFIBUS PA。
3、Profibus-FMS
Profibus-FMS的设计旨在解决车间监控级通信任务,提供大量的通信服务。可编程序控制器
(如如PLC,PC机等)之间需要比现场层更大量的数送,用以完成中等传输速度进行的循环与非循环的通信服务,但通信的实时性要求低于现场层。
1、EtherNet/IP
工业以太网协议 (Ethernet/IP) 是由ODVA所开发并得到了罗克韦尔自动化的强大支持。它使用已用于ControlNet和DeviceNet的控制和信息协议 (CIP) 为应用层协议。
EtherNet/IP指的是"以太网工业协议"(Ethernet Industrial Protocol)。它定义了一个开放的工业标准,将传统的以太网与工业协议相结合。
该标准是由控制网络(CI, ControlNet International)和开放设备网络供应商协会 (ODVA)在工业以太网协会 (IEA, Industrial Ethernet Association)的协助下联合开发的,并于2000年3月推出。EtherNet/IP是基于TCP/IP系列协议,因此采用以原有的形式OSI层模型中较低的4层。标准的以太网通信模块,如PC接口卡、电缆、连接器、集线器和开关与 EtherNet/IP 一起使用。
CIP提供了一系列标准的服务,提供“隐式”和“显示”方式对网络设备中的数据进行访问和控制。 CIP数据包在通过以太网发送前经过封装,并根据请求服务类型而赋予一个报文头。这个报文头指示了发送数据到响应服务的重要性。通过以太网传输的CIP数据包具有的以太网报文头,一个IP头、一个TCP头和封装头。封装头包括了控制命令、格式和状态信息、同步信息等。这允许CIP数据包通过TCP或UDP传输并能够由接收方解包。相对于DeviceNet或ControlNet,这种封装的缺点是协议的效率比较低。以太网的报文头可能比数据本身还要长,从而造成网络负担过重。因此,EtherNet/IP更适用于发送大块的数据 ( 如程序 ) ,而不是DeviceNet和ControlNet更擅长的模拟或数字的I/O数据。
EtherNet Industry Protocol是适合工业环境应用的协议体系。它是基于控制与信息协议CIP(Control and Informal/on Protoco1)的网络,是一种是面向对象的协议,能够网络上隐式的实时I/O信息和显式信息(包括用于组态参数设置、诊断等)的有效传输。
EtherNet/IP采用标准的EtherNet和TCP/IP技术来传送CIP通信包,通用且开放的应用层协议CIP加上已经被广泛使用的EtherNet和TCP/IP协议,就构成EtherNet/IP协议的体系结构。
2、EtherCAT
EtherCAT(以太网控制自动化技术)是一个开放架构,以以太网为基础的现场总线系统,其名称的CAT为控制自动化技术(Control Automation Technology)字首的缩写。EtherCAT是确定性的工业以太网,早是由德国的Beckhoff公司研发。
自动化对通讯一般会要求较短的资料更新时间(或称为周期时间)、资料同步时的通讯抖动量低,而且硬件的成本要低,EtherCAT开发的目的就是让以太网可以运用在自动化应用中。
一般工业通讯的网络各节点传送的资料长度不长,多半都比以太网帧的小长度要小。而每个节点每次更新资料都要送出一个帧,造成带宽的低利用率,网络的整体性能也随之下降。EtherCAT利用一种称为“飞速传输”(processing on the fly)的技术改善以上的问题。
在EtherCAT网络中,当资料帧通过EtherCAT节点时,节点会复制资料,再传送到下一个节点,同时识别对应此节点的资料,则会进行对应的处理,若节点需要送出资料,也会在传送到下一个节点的资料中插入要送出的资料。每个节点接收及传送资料的时间少于1微秒,一般而言只用一个帧的资料就可以供的网络上的节点传送及接收资料。
3、HSE
HSE(高速以太网)连接主机、I/O子系统、网关和现场设备,运行速度为100 Mbps。基金会现场总线协议Fieldbus已经作为IEC 61804中的现场总线标准。
4、Profinet
PROFINET由PROFIBUS组织(PROFIBUS International,PI)推出,是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。
PROFINET为自动化通信领域提供了一个完整的网络解决方案,囊括了诸如实时以太网、运动控制、分布式自动化、故障以及网络等当前自动化领域的热点话题,并且,作为跨供应商的技术,可以兼容工业以太网和现有的现场总线(如PROFIBUS)技术,保护现有投资。
5、EPA
EPA是Ethernet for Plant Automation的缩写,它是Ethernet、TCP/IP等商用计算机通信领域的主流技术直接应用于工业控制现场设备间的通信,并在此基础上,建立的应用于工业现场设备间通信的开放网络通信平台。
2005年 12月EPA被正式列入现场总线标准IEC 61158(第四版)中的第十四类型,并列为与IEC 61158相配套的实时以太网应用行规标准IEC 61784-2中的第十四应用行规簇(Common Profile Family 14,CPF14)。
2005年 02月我国自主研发的实时以太网EPA通信协议Real time Ethernet EPA (Ethernet for Plant Automation) 顺利通过IEC各国家委员会的投票,正式成为IEC/PAS 62409文件。
2005年 01月“2004年度工控及自动化领域十大新闻”评选结果揭晓,“EPA为IEC收录,作为PAS标准予以发布”荣膺十大新闻之列。
2004年 11月“EPA基于高速以太网技术的现场总线控制设备”荣获第六届上海工业博览会奖。
2004年 10月EPA实时以太网在第六届中国高新技术成果交易会上广受关注。
2004年 09月浙大中控EPA实时以太网震撼MICONEX2004――第十五届多国仪器仪表展览会MICONEX2004。
2004年 05月浙江大学、浙大中控主持制定的《EPA标准》(征求意见稿)通过国家标委会的审核。
2003年 04月在EPA标准的基础上,课题组开发了基于EPA的分布式网络控制系统原型验系统,并在杭州龙山化工厂的联碱碳化装置上成功试用。
2003年 01月浙江大学、浙大中控主持制定的《用于工业测量与控制系统的EPA系统结构与通信标准》通过专家评审。
2003年 01月EPA国家标准起草工作组成立。
2002年 10月浙大中控“基于以太网的EPA网络通信技术及其控制系统”项目通过了浙江省科技厅组织的技术鉴定。
2001年 10月由浙江大学牵头,以浙大中控为主,清华大学、大连理工大学、中科院沈阳自动化所、重庆邮电学院、TC124等单位联合承担国家“863”计划CIMS主题重点课题“基于高速以太网技术的现场总线控制设备”,开始制定EPA标准。
6、PowerLink
开源实时通信技术Ethernet POWERLINK 是一项在标准以太网介质上,用于解决工业控制及数据采集领域数输实时性的技术。本文介绍它的基本原理、相关特性如冗余、直接交叉通信、拓扑结构、性设计,并定义其物理层与介质等内容。
POWERLINK=CANopen+Ethernet
鉴于以太网的蓬勃发展和CANopen在自动化领域里的广阔应用基础,EthernetPOWERLINK 融合了这两项技术的优点和缺点,即拥有了Ethernet的高速、开放性接口,以及CANopen在工业领域良好的SDO 和PDO 数据定义,在某种意义上说POWERLINK就是Ethernet 上的CANopen,物理层、数据链路层使用了Ethernet介质,而应用层则保留了原有的SDO 和PDO对象字典的结构,这样的好处在于:
- POWERLINK 无需做较多的改动即可实现;
-保护原有投资的利益;
-开放性的接口;
7、Modbus
Modbus是由Modicon(现为施耐德电气公司的一个品牌)在1979年发明的,是个真正用于工业现场的总线协议。ModBus网络是一个工业通信系统,由带智能终端的可编程序控制器和计算机通过公用线路或部线路连接而成,可应用于各种数据采集和过程监控。
ModBus网络只有一个主机,通信都由它发出。网络可支持247个之多的远程从属控制器,但实际所支持的从机数要由所用通信设备决定。采用这个系统,各PC可以和中心主机交换信息而不影响各PC执行本身的控制任务。
Modbus协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构,而不管它们是经过何种网络进行通信的。它描述了一个控制器请求访问其它设备的过程,如何回应来自其他设备的请求,以及怎样侦测错误并记录。
Modbus是采用请求/应答方式的应用层消息协议,方便实现在低级设备和高级设备间通信,它包含三个的协议数据单元:modbus请求、modbus应答以及modbus异常应答。modbus请求中包含功能码和请求。modbus功能码有公共功能码、用户定义功能码和保留功能码三种类型。
modbus可以采用多种通信方式,如modbus RTU与Modbus ASCII、Modbus TCP、Modbus Plus。
8、IEC 60870-5-104
IEC 60870-5-104是电工委员会制定的一个规范,用于适应和引导电力系统调度自动化的发展,规范调度自动化及远动设备的技术性能。IEC 60870-5-104可用于交通行业,利用IEC104规约实现城市轨道交通中变电站与基于城域网的综合监控系统的集成通信是好的一个方法,它既了电力监控系统的开放性,又能很好的满足城市轨道交通系统对电力监控系统信息传输的实时、等要求,又有利于利用标准化的优势带来开发的便捷性。
9、BACnet
楼宇自动控制网络数据通讯协议(A Data Communication Protocol for Building Automation and Control Networks)是由美国暖通、空调和制冷工程师协会(ASHRAE )组织的标准项目委员会135P (Stand Project Committee即SPC 135P)历经八年半时间开发的。
BACnet 协议是为计算机控制采暖、制冷、空调系统和其他建筑物设备系统定义服务和协议,从而使BACnet协议的应用以及建筑物自动控制技术的使用更为简单。
10、Siemens S7
Siemens S7属于第7层的协议,用于西门子设备之间进行交换数据,通过TSAP(Transport Service Access Point,传输服务访问点),可加载MPI(Multi Point Interface,多点接口),DP(传输协议,实现控制CPU和分布式I/O之间、循环的数据交换),以太网等不同物理结构总线或网络上,PLC一般可以通过封装好的通讯功能块实现。
11、DNP3
DNP3全称是Distributed Network Protocol 3,分布式网络协议3,是一种应用于自动化组件之间的通讯协议,常见于电力、水处理等行业。SCADA可以使用DNP协议与主站、RTU(远程终端设备)、及IED(智能电子设备)进行通讯。
它比起s7comm大刀阔斧做的协议栈要简单的多,是基于TCP/IP的,只是修改了应用层(但比modbus的应用层要复杂得多),在应用层实现了对传输数据的分片、校验、控制等诸多功能。
DNP3协议是一个广泛应用于电力系统中子站与主站通讯的协议,因为DNP3协议可以封装在以太网TCP/IP上运行(默认端口为TCP的 20000端口),这样难免就会有暴露在公网的情况,而DNP3协议也比较,其主要应用在电力行业的自动化组件之间的通信,在暴露的数据中肯定不乏一些电力行业的设备以及系统。
12、PCWorx
2005年,菲尼克斯电气公司首次推出中文版大型工控软件 PCWORX,这是欧美公司推出的套中文版大型工控软件。该中文版工控软件的推出将大地方便中国用户对于自动化技术的学和使用,代表了欧美公司对中国市场的又一贡献。
菲尼克斯电气的自动化技术AUTOMATIONWORX 不仅由大量的硬件和支持软件所构成,可以形成各种典型的自动化系统,如单纯的总线系统,具有功能的总线系统,以太网与总线相结合的系统,以及正在推出的网络技术”E网到底”的自动化系统;它还涵盖了 INTERBUS、Ethernet PROFINET、工业无线通讯、光纤以及等技术,PCWORX3.11是菲尼克斯电气公司的协议。
13、OPC
OPC(OLE for Process Control,用于过程控制的OLE)是世界上广为应用的信息交换的互操作标准,它具有性、性以及平台独立性。
工业网络协议总体上可以归类为内部私有网络协议,其协议规约是由厂商根据自己的设备自行规定的,没有统一的协议标准。
14、OMRON FINS
欧姆龙是来自日本的电子和自控设备制造商,其中小型PLC在国内市场有较高的市场占有量,有CJ、CM等系列,PLC可以支持Fins,Host link等协议进行通信。支持以太网的欧姆龙PLC CPU、以太网通信模块根据型号的不同,一般都会支持FINS(Factory Interface Network Service)协议,一些模块也会支持EtherNet/IP协议,Omron fins协议使用TCP/UDP的9600端口进行通信,fins协议封装在TCP/UDP上进行通信,需要注意的是TCP模式下组包和UDP模式下在头部上有所差异。具体协议包的构造可以参考欧姆龙官方的协议文档。FINS协议实现了OMRON PLC与上位机以太网通信。
15、Tridium Niagara Fox
Tridium是Honeywell旗下独立品牌运作的全资子公司。采用Tridium技术的世界品牌包括:Honeywell,Siemens,JCI,Schneider,Samsung 和IBM等。Tridium创造性的开发了软件框架“Niagara Framework”。基于Niagara框架可以集成、连接各种智能设备和系统,而无需考虑它们的制造厂家和所使用的协议,形成一个统一的平台,实现互联互通互操作,并可以通过互联网基于Web浏览器进行实时控制和管理。另外,基于Niagara框架,客户可以进行二次开发,实现其专有的应用,开发其专有的产品。
NiagaraAX平台到今天已经整合了不同层级的东西,之前谈论的大多数都是设备,硬件设备是为建筑或者园区提供基础设置的,另外一些包括安防系统、访客管理、能源计费系统、管理服务、设备、设施维护计划,资产管理、设施管理等系统,NiagaraAX可以把这些基础设备和系统相互衔接起来,使用专有的Tridium Niagara Fox协议通信,给客户创造价值。
16、ProConOs
ProConOS是德国科维公司(KW-Software GmbH)开发的用于PLC的实时操作系统,ProConOS embedded CLR是新型的开放式标准化PLC运行时系统,符合IEC 61131标准,可执行不同的自动化任务(PLC、PAC、运动控制、CNC、机器人和传感器)。
通过采用标准的微软中间语言(依据IEC/ISO 23271标准为MSIL/CIL)作为设备接口,可使用C#或IEC 61131标准语言对ProConOS Embedded CLR编程,ProConOS Embedded CLR为客户提供了实时的嵌入式应用。该操作系统使用ProConOs专有的工控协议通讯,服务端口号是20547。
17、Crimson v3.0
红狮(Red Lion Controls)控制系统制造公司位于美国的宾西法尼亚州,可以制造多种工业控制产品从定时器和计数器到精密复杂的人机界面,具有的贴片安装和板上芯片的生产能力。红狮工程团队可以提供各种新产品设计,从应用范围很广的标准控制产品到根据客户和OEM的要求而定做的产品。美国红狮控制公司为其交货迅速、良好的客户服务和高质量的技术支持而引以为豪。
Crimson v3.0 是redlion公司的工控系统配置软件,产品协议成为自动化市场的协议之一,免费的Crimson3.0软件拥有强大的功能,支持拖拉式组态结构,显示,控制,数据记录仪功能,是为了充分发挥MC系列产品的功能而设计开发的。大部分简单的应用程序可以一步步建立,配置相关的通讯协议和数据标签。内置多种串口和以太网口驱动程序选择菜单,可以数秒内将数据下载到MC上,内置各种驱动程序,无需编写代码就可以和各种PLC,PC机和SCADA系统通讯。
18、MELSEC-Q
三菱Q系列PLC以太网模块系统默认开放了TCP的5007端口和UDP的5006端口用于与GX软件进行通信,通过对通讯协议的分析,可以实现对该系列PLC设备的识别和发现。
19、Tcnet
TCnet是一种网络技术,由电工委员会(IEC)认为标准,并批准作为公共可用规范(PAS)发布。它基于以太网,具有实时性和高性的特点。
20、Wnet
WNET (.a. NetBEUI) protocol no longer performs client impersonation.
In all previous Firebird versions, remote requests via WNET are performed in the context of the client security token. Since the server serves every connection according to its client security credentials, this means that, if the client machine is running some OS user from an NT domain, that user should have appropriate permissions to access the physical database file, UDF libraries, etc., on the server filesystem. This situation is contrary to what is generally regarded as proper for a client-server setup with a protected database.
工业无线网
1、IEEE 802.11(a/b/g/n)
IEEE 802.11是现时无线域网通用的标准,它是由IEEE所定义的无线网络通信工业的标准Wi-Fi——IEEE802.11系列。
无线域网路的个版本发表于1997年,其中定义了介质访问接入控制层(MAC层)和物理层。物理层定义了工作在 2.4GHz的ISM频段上的两种无线调频方式和一种红外传输的方式,总数输速率设计为2Mbit/s。
两个设备之间的通信可以自由直接(ad hoc)的方式进行,也可以在基站(Base Station, BS)或者访问点(Access Point,AP)的协调下进行。为了在不同的通讯环境下取得良好的通讯品质,采用 CSMA/CA (Carrier Sense Multi Access/Collision Aviodance)硬件沟通方式。
1999年加上了两个补充版本: 802.11a定义了一个在5GHz ISM频段上的数输速率可达54Mbit/s的物理层,802.11b定义了一个在2.4GHz的ISM频段上但数输速率高达11Mbit/s的物理层。 2.4GHz的ISM频段为世界上大多数国家通用,因此802.11b得到了为广泛的应用。
苹果公司把自己开发的802.11标准起名叫 AirPort。1999年工业界成立了Wi-Fi联盟,致力解决符合802.11标准的产品的生产和设备兼容性问题。
802.11a,1999年,物理层补充(54Mbit/s工作在5GHz) 。
802.11b,1999年,物理层补充(11Mbit/s工作在2.4GHz) 。
802.11g,2003年,物理层补充(54Mbit/s工作在2.4GHz) 。
802.11n,更高传输速率的改善。
2、Rfieldbus
Wireless Fieldbus-RFieldbus
RFieldbus是在现场总线PROFIBUS基础上研制的一种具有传送IP数据包能力的无线实时通讯系统,又称无线现场总线。
3、ZigBee
ZigBee,也称紫蜂,是一种低速短距离传输的无线网上协议,底层是采用IEEE 802.15.4标准规范的媒体访问层与物理层。主要低速、低耗电、低成本、支持大量网上节点、支持多种网上拓扑、低复杂度、、、。
工业协议常用端口
协议名称端口号牵头组织应用行业MODBUS502Modicon公司的,被施耐德电气仪器仪表、RTU、过程自动化领域等EtherNet/IP44818罗克韦尔自动化公司过程自动化领域BACnet47808ISO、ANSI、ASHRAE智能楼宇控制S7102西门子通信协议过程自动化领域DNP320000IEEE水处理FINS9600欧姆龙公司过程自动化领域GE SRTP18245美国通用电器,发那科过程自动化领域MELSEC-Q5006/5007日本三菱过程自动化领域Tridium-Niagara Fox协议1911Tridium公司智能建筑、基础设置管理、安防等行业Crimson V3789redlion公司工控系统配置软件CIP44818ODVA过程自动化IEC-60870-5-1042400/2404电工委员会(IEC)电力行业Moxa Npot4800台湾MOXA公司过程自动化PCWorx1962菲尼克斯过程自动化IEC6185048571电工委员会(IEC)电力行业OPC DA动态端口OPC组织数据采集OPC UA4840OPC组织数据采集EGD18246GE,发那科过程自动CC-link串口三菱电机过程自动化EtherCAT34980Beckhoff过程自动化CANopen串口CiA组织过程自动化ControlNet44818罗克韦尔过程自动化Deveicenet串口罗克韦尔过程自动化Powerlink无贝加莱、Kuka、 Hirschmann过程自动化Host link串口欧姆龙公司过程自动化Profinet34962、34963、34964西门子过程自动化PROFIBUS串口西门子过程自动化AS-i串口西门子过程自动化IO-Link串口西门子过程自动化SERCOSIII无IEC1491过程自动化HSE1089、1090、1091IEC 61804过程自动化ROC Plus4000EmersonDCSFoxboro DCS FoxApi55555FoxboroDCSFoxboro DCS AIMAPI45678FoxboroDCSFoxboro DCS Informix1541FoxboroDCSLonWorks2540、2541美国埃施朗公司半导体制造、照明控制系统、能源等行业ICCP(IEC 60870-6/TASE.2)102IEC输电、配电和不同区域的发电厂DyNet串口飞利浦PLCDF1串口Allen-BradleyPLCProConOs20547德国科维高性能PLC运行时间引擎EPA35004浙大中控化工领域MELSEC-Q5007三菱命令处理程序
在工业控制系统ICS中使用的通信协议在不同的行业、不同的区域和不同的供应商之间差别很大。
1、电力行业
1.1 IEC 60870-5
IEC 60870-5可能是上的变电站自动化协议。在美国,它在功能同于DNP3,它使用IEC 60870-5的部分来为数据链路层提供基础。已经制定了许多配套标准,包括以下内容:
IEC 60870-5-101:用于远程控制、远程保护相关的电力系统,是具有监视、控制功能的通信传输协议IEC 60870-5-103:实现保护装置和变电站控制系统设备之间互操作性的传输协议IEC 60870-5-104:是IEC 60870-5-101的扩展,包括传输、网络、链路和物理层服务的变化,以及与TCP/IP和其他传输(ISDN、X.25帧中继等)连接的套件IEC 60870-5典型的通信介质包括以太网和串行,典型端口为2404/UDP和2404/TCP。
1.2 分布式网络协议3.0(DNP3)
DNP3广泛应用于北美地区,主要用于替代IEC 60870-5系列协议。它是在20世纪90年代早期开发的一种串行协议,但现在也存在UDP/IP和TCP/IP变体版本。DNP3和IEC 60870-5之间存在许多相似之处,因为IEC 60870-5开发委员会的几个成员在开发过程中离开,创建了后来的DNP3。因此,DNP3和IEC 60870-5的数据链路层相似,但协议的上层差异性较大。
DNP3主要应用于北美电力行业,但该协议也渗透到自来水和污水处理行业。根据牛顿-埃文斯研究公司调查,2008年北美电力公司中有一半以上使用DNP3协议的UDP/IP或TCP/IP变体版本。
目前,研究者正在开发DNP3的扩展,预计这些扩展将提供链接加密和密钥管理服务。
DNP3协议典型的通信介质包括以太网和串行连接,DNP3通常使用端口有20000/UDP,20000/TCP,19999/UDP和19999/TCP。
1.3 基金会现场总线(FOUNDATION Fieldbus)
基金会现场总线协议是不同工业进程中的主要现场总线协议。它主要用于过程/工厂自动化,已部署在各种装置中,包括发电厂/发电机控制和半导体制造的控制。Fieldbus的通信介质包括双绞线和光纤。典型端口包括1089/UDP,1089/TCP,1090/UDP,1090/TCP,1091/UDP和1091/TCP。
现场总线基金会网站上提供了基金会现场总线协议支持设备的公共列表。现场总线基金会的成员包括350多家领先的控制系统和仪表供应商以及一些用户。
1.4 控制中心间通信协议(ICCP)
ICCP(IEC 60870-6/TASE.2)用于控制中心之间的通信,主要用于电力行业。在美国,ICCP网络经常被用于公用事业公司的协同 -- 通常是具有传输业务的公用事业,如输电、配电和不同区域的发电厂,将这些不同区域的服务商连接在一起,可以以协调不同地区之间的电力输入和输出。ICCP通常使用端口102/TCP。
1.5 Modbus协议
由于其使用简单、可免费下载以及免版权费部署等特性,Modbus成为领域中的控制协议。
PLC和继电器等智能设备通常使用Modbus协议或者其变体与远程RTU等简单设备进行通信。除Modbus标准协议外,Modbus +是普遍的一个变体。Modbus网站上提供了Modbus成员列表(属于Modbus开发人员组的公司和开发人员)。此列表包括各个成员以及每个成员制造的产品的简要说明。还提供了Modbus供应商列表、Modbus设备列表以及提供Modbus系统集成服务的公司列表。
现在有许多Modbus变体,Modbus RTU是一种开放标准、允许通过串行连接进行通信的二进制编码协议。Modbus ASCII也是一种开放标准、支持串行连接的ASCII编码协议。Modbus/TCP是一种开放标准、它将Modbus RTU有效负载封装在TCP数据包中,并对功能码进行了一些限制。Modbus/UDP因供应商而异,但常见的是通过UDP传输Modbus/TCP。Modbus +是一种扩展的高速(1Mbps)版本,它使用令牌传递技术进行传输介质访问控制,但Modbus +是Modicon的专有协议。Enron(或Daniels)Modbus是标准的Modbus协议,具有供应商扩展,将32位值视为一个寄存器而不是两个。JBus是具有较小的寻址变化的Modbus协议版本。
Modbus典型的通信介质包括以太网和串口(RS485双线常见)。Modbus通常在端口502/TCP上通信。
2 石油和天然气行业
石油和天然气行业没有明显的主流协议。该行业使用各种协议,如DNP3,IEC 60870-5和Modbus。节更深入地讨论了这些协议。多种现场总线协议,如基金会现场总线协议Feildbus,也能在许多石油和天然气设施中也能看到。
石油和天然气行业的通信经常通过无线进行传输,通过RTU和传感器为PLC提供流量和压力数据,PLC运行保护系统和油井控制系统等。
2.1 DNP3和IEC 60870-5
关于DNP3和IEC 60870-5的讨论在5.2节的电力行业部分中已经给出。在Triangle Microworks Inc.网站上,列出了使用DNP3和IEC 60870-5的石油和天然气公司的清单,在该网站还可以找到关于协议的白皮书。
典型的通信介质包括以太网和串行连接。DNP3通常使用端口20000/UDP,20000/TCP,19999/UDP和19999/TCP,而IEC 60870-5通常使用2404/UDP和2404/TCP。
2.2 Modbus协议
如第5.2节中对Modbus的描述所述,Modbus是石油和天然气领域的流行控制协议。另外基金会现场总线协议在石化领域也很受欢迎。
典型的通信介质包括以太网和串口(RS485双线常见)。Modbus通常在端口502/TCP上运行。
3 水处理行业
3.1 DNP3协议
如第5.2节中对DNP3的描述所述,该协议在水处理领域也很受欢迎。典型的通信介质包括以太网和串行连接。DNP3通常使用端口20000/UDP,20000/TCP,19999/UDP和19999/TCP。
3.2 Modbus协议
在上文关于电力行业部分,对Modbus的描述中提到过,Modbus是水处理行业中比较流行控制协议。典型的通信介质包括以太网和串行总线。Modbus通常在端口502/TCP上运行。
4 建筑自动化领域
在建筑自动化领域,LonWorks(也称为LonTalk或ANSI/CEA 709.1B)是主流的通信协议,其次是DyNet,还有一些其他通信协议。典型的通信介质包括电力线载波、双绞线/以太网、光纤和RF。主要通信端口包括2540/UDP,2540/TCP,2541/UDP和2541/TCP。
4.1 LonWorks (LonTalk, 或ANSI/CEA 709.1-B)
美国埃施朗公司(Echelon)基于LonWorks协议了一个网络平台,也叫做LonWorks平台。该平台广泛应用于许多行业,包括半导体制造、照明控制系统、能源管理系统、HVAC系统、安防系统、家庭自动化、消费电器控制、公共街道照明/监控/控制和加油站控制。LonWorks的典型应用是用作恒温器,通过LonTalk协议与PC和PLC通信,来协调建筑物内部的空调和通风系统(HVAC)。
ISO和IEC已授予LonWorks平台兼容性标准号ISO/IEC 14908-1,-2,-3和-4(ANSI/CEA-852)。LonWorks还构成了IEEE 1473-L(列车网络,Locomotive networking)以及其他几个特定的应用领域的应用。中国已批准LonWorks作为国家控制标准(GB/Z 20177.1-2006)并作为建筑和智能社区标准(GB/T 20299.4-2006)。欧洲设备制造商委员会也已将LonWorks作为其家用电器控制和监控 - 应用互通规范标准的一部分。
4.2 DyNet
DyNet是由Dynalite(现为飞利浦电子公司)开发的专有协议。DyNet设备包括自己的可编程控制器,并通过点对点模型通信。
DyNet典型的通信介质包括RS-485串行总线、RS-232串行总线、以太网和红外。
4.3 其他协议
还有许多协议用于建筑自动化系统。的包括INSTEON,X10,ZigBee,X-Wave和KNX/Konnex。
5 过程自动化(制造业)领域
过程自动化领域的以现场总线协议为主,包括PROFINET、基金会现场总线协议Fieldbus和通用工业协议CIP及其衍生协议。IEC 61158和IEC 61784包含每种主要现场总线协议及其变体的详细说明。
5.1 DF1协议
DF1是ANSI X3.28协议中D1和F1部分中定义的串行通信协议。该协议初由Allen-Bradley(现为罗克韦尔自动化公司)开发,通常用作向Allen-Bradley PLC传输可编程控制器通信命令(PCCC)。
5.2 基金会现场总线协议Fieldbus
基金会现场总线协议Fieldbus适用于基本和高级调节控制的应用,以及与这些功能相关的大部分离散控制场景。基金会现场总线协议Fieldbus有两种不同速度和不同传输媒介运行的实现方式:H1是常见的实现方式,通常连接现场设备并以31.25Kbps运行; HSE(高速以太网)连接主机、I/O子系统、网关和现场设备,运行速度为100 Mbps。基金会现场总线协议Fieldbus已经作为IEC 61804中的现场总线标准。
5.3 过程现场总线协议Profibus
Profibus由德国教育和研究部门BMBF开发。它有两种变体,其中较常见的变体是分散式外围设备(DP)协议,通常用于集中控制器与传感器/执行器的通信;另一种变体是过程自动化(PA)协议,用于过程控制系统PCS监控测量设备。PA变体设计并用于爆炸性或危险区域,并使用符合IEC 61158-2的物理传输链路。PA和DP相同的基本相同的通信规约,但PA的运行速度为31.25Kpbs。DP网络和PA网络可以通过一个耦合器连接起来,DP用作骨干网。Profibus现场总线协议包含在IEC 61158和IEC 61784标准中。
5.4 Profinet IO协议
PROFINET概念具有两个视角:PROFINET CBA和PROFINET IO,两者都可以在同一总线系统上进行通信。它们可以单独操作或组合使用,PROFINET IO子系统可以从另一个角度作为PROFINET CBA系统。
POFINET IO开发用于与分布式外围设备的实时(RT)和等时(IRT)通信,实时通信RT的周期时间为10毫秒,等时通信IRT驱动循环时间为1ms或更短。PROFINET CBA适用于通过TCP/IP进行基于组件的通信,以及用于模块化系统工程中的实时通信。两种通信通信模式可以并行使用。PROFINET CBA的反应时间范围为100ms。
PROFINET现场总线协议包含在IEC 61158和IEC 61784标准中。
5.5 CC-Link协议
CC-Link是由日本三菱电机开发,并被其他日本供应商广泛采用的一种现场总线协议。目前,使用CC-Link设备总数超过600万台,涵盖1000多种不同的设备。使用CC-Link协议的工业以太网可以很方便的跟传统的IT网络进行集成。
有四种CC-Link格式:
① CC-Link。
② CC-Link LT(用于低通信需求设备的轻量化版本)。
③ CC-Link Safety(高性版本,符合IEC 61508 SIL3和ISO13849-1 Cat 4标准)。
④ CC-Link IE(工业以太网版)典型的CC-Link通信介质包括双绞线和光纤,CC-Link合作伙伴协会提供合作伙伴名单。
5.6 通用工业协议(CIP)
通用工业协议(CIP)尝试为整个制造业提供统一的通信架构。CIP是EtherNet/IP、DeviceNet、CompoNet和ControlNet的等协议的统一应用层协议。CIP包含一整套消息和服务,用于收集制造自动化应用程序的控制、、同步、运动、配置等信息。该协议由Open DeviceNet Vendors Association (ODVA)管理。
5.7 ControlNet协议
ControlNet是由Allen-Bradley开发的一种CIP实现。ControlNet具有支持冗余链路电缆的内置功能,通信都经过严格的安排从而具有高度确定性。
ControlNet物理层是使用BNC连接器的RG-6同轴电缆或光纤。ControlNet使用曼彻斯特编码,总线速度为5 Mbps。链路层的运行周期称为网络更新时间(NUT),每个NUT具有两个阶段,阶段预留给的常规流量传输,以传输机会,第二阶段用于没有的计划外流量传输。ControlNet的大帧大小为510字节。
5.8 DeviceNet协议
DeviceNet是由Allen-Bradley开发的另一个CIP实现版本。DeviceNet位于控制器区域网络(CAN)物理层,并采用ControlNet技术,与传统的基于RS-485的协议相比,它的成本更低和健壮更高。
DeviceNet的波特率分别为125 Kbps、250 Kbps和500 Kbps,主干线长度与总线速度成反比,即分别为500米、250米和125米。大多数部署使用主/从模式,但也可以使用点对点传输。多个主设备在单个逻辑网络上共存。DeviceNet经过精心设计,可以在复杂的电磁环境下稳定运行。
5.9 EtherNet/IP协议
EtherNet/IP是由罗克韦尔自动化开发的CIP协议的实现版本。协议的应用层是CIP。EtherNet/IP是在标准TCP/IP堆栈上构建的应用层协议,它将网络上的设备统一视为一系列“对象”,底层利用现有的以太网基础设施(无论速度如何)。整个EtherNet/IP堆栈可以在通用处理器上通过软件实现,无需ASIC或现场可编程门阵列(FPGA)。EtherNet/IP利用44818/TCP进行显式消息传递和2222/UDP用于隐式消息传递。
5.10 EtherCAT协议
EtherCAT(Ethernet for Control Automation Technology)是用于控制自动化技术的以太网协议,其Ethertype为0x88A4,通过将帧数据插入UDP数据包可以实现IP可路由。EtherCAT没有采用每个周期每个节点处理一个帧(更新时间)的模式,而是使用“即时处理”模式。EtherCAT不是简单的从设备接收以太网帧,而是在数据报通过设备时读取发往它们的数据,并在每个节点处作为过程数据进行解释和复制,类似地,在数据报通过时插入输入数据。许多节点可以用一帧寻址。
EtherCAT网络可以通过网关与CANopen,DeviceNet,PROFIBUS和其他协议集成。EtherCAT技术组是用户和供应商组建的组织; 截至2009年8月,它由来自47个国家的1100多家公司组成。EtherCAT作为现场总线协议包含在IEC 61158和IEC 61784标准中。EtherCAT使用端口34980/UDP和34980/TCP在以太网LAN之间进行路由。
5.11 EGD协议(Ethernet Global Data)
以太网全数据(EGD)协议是一种通信机制,它使一个CPU能够以定期调度的周期速率与一个或多个其他CPU共享其内部存储器的一部分。某些GE发那科的PLC使用EGD协议。
5.12 FINS协议
FINS是欧姆龙(一家日本控制公司)开发的协议,并在其新的PLC中使用。它通常使用端口9600/UDP在支持IP的系统上运行。
5.13 Host Link协议
Host Link是欧姆龙为其旧PLC系列开发的协议,但是,许多新的欧姆龙PLC仍然可以使用HostLink协议进行通信。它是基于ASCII码的RS-232总线协议。
5.14 SERCOS协议(Serial Real-Time Communication System)
SERCOS具有严格的实时要求,尤其适用于运动控制,例如金属切割和成型、机械装配、包装、机器人、印刷和材料处理等领域。该协议由SERCOS International管理,目前的版本是SERCOS III。SERCOS在IEC 61158和IEC 61784标准中有详细的定义。
5.15 SRTP协议(Service Request Transfer Protocol)
SRTP是一种用于通过PC向PLC进行命令和数据通信的协议。它被GE发那科PLC用作应用层通信协议。
5.16 Sinec H1协议
Sinec H1是西门子开发的传输层协议,不同的应用层协议可以在其上运行。该协议的大带宽特性使其成为大数据量传输的理想选择。