2016年全国大学生西门子杯工业自动化挑战赛ITEM6工业网络赛项(试)样题

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1、2016年全国大学生西门子杯工业自动化挑战赛ITEM6工业网络赛项(试)赛题2016年全国大学生西门子杯工业自动化挑战赛ITEM6工业网络赛项(试)赛题工业通信网络连接现场设备、控制器、人机界面（HMI）、监控系统及企业管理系统，是工业生产系统中信息的传输通道，是生产系统稳定安全运行的重要基础。工业网络赛项题目以西门子实际项目为背景，要求根据所提供的工厂描述和技术需求，完成工程设计方案及现场实施、调试任务，培养工业通信网络的需求分析能力、设计能力、实施能力和调试能力。一、工厂描述某工厂通信网络主要由控制中心和生产线两个层次构成。该工厂共6条生产线，每条为直

2、线形，长约300米左右，各条生产线之间首尾相接。各条生产线与控制中心之间通过有线方式进行通信。该工厂具有一套AGV(AutomatedGuidedVehicle)传输系统，其中包括5台AGV小车，从生产线1至生产线6沿环形轨道运行。AGV小车均以无线方式与各条生产线进行通信。控制中心的视频服务器需要对每辆AGV小车上普通IP摄像头的视频进行监控，同时控制中心PLC（作为PROFINETI/O控制器）需要与AGV小车内PROFINETI/O设备之间进行实时数据交换。控制中心另设综合监控系统，能够同时访问视频及控制数据。工厂布置示意图如图1所示。图1工厂布置示

3、意图52016年全国大学生西门子杯工业自动化挑战赛ITEM6工业网络赛项(试)赛题工厂网络可划分为，汇聚层网络（包含控制中心、生产线主交换机）、接入层网络（用以连接无线接入点AP设备）、无线覆盖接入网络与移动AGV小车内终端网络，网络层次结构如图2所示，图2工厂网络层次结构简图AGV小车基本结构可参考图3所示示意图，内含普通IP摄像头（基本带宽占用为3Mbit/s）及PROFINETI/O设备、交换机和无线客户端，通过无线客户端接入生产线无线网络。图3AGV小车基本结构示意图二、上机设备配置l西门子交换机：SCALANCEXM408-8C；l西门子无线模块

4、（无线接入点AP及客户端）：SCALANCEW761、SCALANCEW721；l西门子PLCS7-1200，作为PROFINETI/O控制器；l西门子PLCS7-1200，作为PROFINETI/O设备；lIP摄像头；52016年全国大学生西门子杯工业自动化挑战赛ITEM6工业网络赛项(试)赛题l视频服务器和综合监控系统可采用普通计算机。三、初赛要求以一个实际的工业网络工程项目为背景，大赛组委会作为甲方发布工业网络工程项目的工厂描述（如上第一部分叙述）和技术需求，各参赛队伍以乙方身份，根据甲方需求，完成工程方案设计。初赛主要考察参赛选手的工业通信网络需求

5、分析能力和设计能力。初赛仅进行方案评审，没有现场操作环节。（一）工业网络工程项目的技术需求：l控制中心包括网络交换机、PLC、视频服务器和综合监控系统；l有线网络中交换机可区分为汇聚层交换机和接入层交换机；l控制中心靠近首个生产线起点处，距离200米；l有线网络中，须至少在控制中心及每个生产线起点处设置汇聚层工业交换机，除控制中心内汇聚层交换机采用3层交换机外，其他汇聚层交换机全部采用二层交换机；l每个无线AP或无线客户端均具备一个RJ45接口，无线AP直接接入接入层交换机；l生产线内每隔100米布置一个工业无线AP，采用全向天线；l无线传输采用符合IEE

6、E802.11n协议的工业无线局域网技术，在AGV小车运行轨迹全线完成无线网络覆盖，以达到在全线范围内，实时无缝的视频和数据传递，保证AGV小车高速移动（不高于30公里/小时）情况下的无缝切换。lAGV小车内安装工业无线客户端，可选择2.4/5GHz；l小车内PROFINETI/O设备与控制中心PROFINETI/O控制器通过PROFINETI/O实时通信，数据实时刷新时间为256毫秒；l需考虑从最底层（AGV小车内）将视频信号与控制数据子网隔离；l考虑整体系统的IP规划（包括所有终端IP地址和网络设备代理IP地址）；l汇聚层全部采用1000Mbit/s多

7、模光纤通信，接入层与汇聚层之间选择100Mbit/s多模光纤通信；l在现有设备的基础之上，充分考虑网络的冗余度。汇聚层交换机间的冗余协议采用HRP或MRP，接入层交换机的冗余协议自行选择。（二）参赛选手在理解甲方需求的基础上，完成工程方案设计，工程方案设计主要内容包括：（1）系统分析（厂区布局分析、通信需求分析等）；（2）网络结构设计（设计网络结构图并说明设计理由）；（3）系统设备选型（交换机、无线接入点、无线客户端、控制器等的选型，说明所选设备与网络功能实现的对应关系）；52016年全国大学生西门子杯工业自动化挑战赛ITEM6工业网络赛项(试)赛题（4）

8、工程实施方案（网络结构实施方案、网络功能实现步骤、通信验证方法等）