發布日期：2022-07-14 點擊率：47
下面我們聊聊工業以太網技術的優勢。
以太網（Ethernet）技術支持幾乎所有的網絡協議,所以在數據信息網絡中得到廣泛應用，具有傳輸速度高、低能耗、便于安裝、兼容性好、開放性高和支持設備多等方面的優勢。近些年來,隨著網絡技術的發展和工業控制領域對網絡性能要求越來越高,以太網正逐步進入工業控制領域,形成了新型的以太網控制網絡技術。工業以太網的開放性使得工業控制網絡和企業信息網絡的無縫整合方面具有無可比擬的優勢。
以太網具有傳輸速度高、低耗、易于安裝和兼容性好等方面的優勢,由于它支持幾乎所有流行的網絡協議,所以在商業系統中被廣泛采用。近些年來,隨著網絡技術的發展,以太網進入了控制領域,形成了新型的以太網控制網絡技術。這主要是由于工業自動化系統向分布化、智能化控制方面發展,開放的、透明的通訊協議是必然的要求。
以太網技術引入工業控制領域，其技術優勢非常明顯：1Ethernet是全開放、全數字化的網絡，遵照網絡協議不同廠商的設備可以很容易實現互聯;2以太網能實現工業控制網絡與企業信息網絡的無縫連接，形成企業級管控一體化的全開放網絡，如圖2所示;3軟硬件成本低廉，由于以太網技術已經非常成熟，支持以太網的軟硬件受到廠商的高度重視和廣泛支持，有多種軟件開發環境和硬件設備供用戶選擇;4通信速率高，隨著企業信息系統規模的擴大和復雜程度的提高，對信息量的需求也越來越大，有時甚至需要音頻、視頻數據的傳輸，目前以太網的通信速率為10M、100M的快速以太網開始廣泛應用，千兆以太網技術也逐漸成熟，10G以太網也正在研究，其速率比目前的現場總線快很多。5可持續發展潛力大，在這信息瞬息萬變的時代，企業的生存與發展將很大程度上依賴于一個快速而有效的通信管理網絡，信息技術與通信技術的發展將更加迅速，也更加成熟，由此保證了以太網技術不斷地持續向前發展。
以太網進人工業控制領域，同樣也存在一些問題，其中主要的是：1實時性問題：以太網采用的CSMA/CD的介質訪問控制方式，其本質上是非實時的。一條總線上掛多個節點平等競爭總線，等待總線空閑。這種方式很難滿足工業控制領域對實時性的要求。這也是以太網技術進入工控領域的技術瓶頸;2對工業環境的適應性與可靠性：以太網是按辦公環境設計的，需要使抗干擾能力、外觀設計等符合工業現場的要求。3適用于工業自動化控制的應用層協議，目前信息網絡中定義的應用層協議所定義的數據結構等特性不適合應用于工業過程控制領域現場設備之間的實時通信。因此，還需定義統一的應用層規范。 4本質安全和網絡安全：工業以太網如果用在易燃易爆的危險工作場所，必須考慮本質安全問題。另外，工業以太網由于使用了TCP/IP協議，因此可能會受到包括病毒、黑客的非法入侵與非法操作等網絡安全威脅。5QOS（Quality of Service）問題:隨著技術的進步,在工廠控制底層的信號已不局限在單純的數字和模擬量上,而是包括Audio及低分辨的Video信號,網絡應能根據不同用戶需求及不同的內容適度地保證實時性的要求。
隨著網絡技術的不斷發展，以上出現的問題已經完全或部分得到解決。1近些年來出現了快速交換式以太網技術,采用全雙工通信,可以完全避免CSMA/CD中的碰撞,并且可以方便地實現優先級機制,保證網絡帶寬的最大利用率和最好的實時性能。它完全避免了CSMA/CD、主從、令牌等可能的低效率;2對于不同工業環境網絡設備生產廠商采取了專門的抗干擾措施，使其更加符合工業需求;3在應用層協議方面用戶可以根據需要對TCP/IP協議棧進行增減，另外還需要制定更加符合工業要求的網絡協議;4設備生產商提供適應工業環境的器件，使用密封性好，堅固、抗震動的以太網設備與連接件用來解決本質安全問題;采用用戶密碼、數據加密、防火墻等多種安全機制加強網絡的安全管理，但針對工業自動化控制網絡安全問題的解決方案還需要認真研究;5隨著網絡速度的提高和網絡協議的進一步完善，QOS問題也得到了解決。
工業以太網控制系統與其它控制系統相比較具有很大的優勢，可以應用在多種工業控制領域。隨著集成電路、工業以太網和嵌入式Internet技術研究的進一步深入，基于以太網的工業控制網絡時代將會很快到來，并成為最具開放性的工業控制網絡體系結構。這種新型的網絡體系，與現場總線在以太網方面的發展相呼應，對傳統的工業控制網絡是一個變革，必將為工業控制領域帶來新的天地。但是，在某些領域例如：汽車控制系統、數控機床等，由于其工作條件惡劣、實時性、可靠性要求高，均不適合工業以太網。從目前趨勢來看,工業以太網進入現場控制級毋庸置疑。但至少現在看來,它還難以完全取代現場總線,作為實時控制通信的單一標準。在很長的一段時期內已有的現場總線仍將繼續存在,最有可能的情況是發展一種多種網絡并存的混合式控制系統。
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