關(guān)于工業(yè)以太網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域的應用特點(diǎn)詳解
瀏覽次數：發(fā)布時(shí)間：2019-09-02
工業(yè)以太網(wǎng)
交換機專(zhuān)門(mén)為滿(mǎn)足靈活多變的工業(yè)應用需求而設計，提供一種高性?xún)r(jià)比工業(yè)以太網(wǎng)通訊解決方案。那么，工業(yè)以太網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域的應用特點(diǎn)有哪些呢？接下來(lái)我們就跟隨
飛暢科技的小編一起來(lái)詳細了解下吧！
一、工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的概述
眾所周知，在企業(yè)信息系統中，以太網(wǎng)已經(jīng)成為事實(shí)上的標準網(wǎng)絡(luò )，工業(yè)實(shí)時(shí)控制是傳統以太網(wǎng)的延伸，幫助用戶(hù)構建更加開(kāi)放集成的工業(yè)自動(dòng)化和信息化網(wǎng)絡(luò )。工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，它是標準以太網(wǎng)和通用工業(yè)協(xié)議的結合。首先他滿(mǎn)足了工業(yè)自動(dòng)化的實(shí)時(shí)性要求，最初的以太網(wǎng)采用的CSMA/CD無(wú)法滿(mǎn)足工業(yè)實(shí)時(shí)性需求，當時(shí)采用的主要是現場(chǎng)總線(xiàn)和令牌環(huán)網(wǎng)，隨著(zhù)技術(shù)的改進(jìn)，交換機在實(shí)時(shí)性方面已經(jīng)滿(mǎn)足從高精度時(shí)間同步（+-100ns）、分布式伺服控制、離散控制、過(guò)程控制到安全系統等所有工業(yè)應用要求，并支持現場(chǎng)和遠程監視、診斷和組態(tài)；當然，EtherNet/IP產(chǎn)品也可使用其他標準以太網(wǎng)上的服務(wù)如HTTP、SNMP等.。這意味著(zhù)，工業(yè)自動(dòng)化和企業(yè)信息系統更直接的集成，比如，無(wú)須附加編程，相關(guān)人員就可方便地通過(guò)網(wǎng)頁(yè)瀏覽器來(lái)組態(tài)、診斷并監視工廠(chǎng)設備。此外，EtherNet/IP還從EMC、安裝防護等級各方面做出規定，保證EtherNet/IP產(chǎn)品的嚴格工業(yè)環(huán)境適應性。
二、工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的特點(diǎn)
2.1 通信確定性與實(shí)時(shí)性
工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò )不同于普通數據網(wǎng)絡(luò )的最大特點(diǎn)在于它必須滿(mǎn)足控制作用對實(shí)時(shí)性的要求，即信號傳輸要足夠快和滿(mǎn)足信號的確定性。實(shí)時(shí)控制往往要求對某些變量的數據準確定時(shí)刷新。由于EtherNet采用CSMA/CD方式，網(wǎng)絡(luò )負荷較大時(shí)，網(wǎng)絡(luò )傳輸的不確定性不能滿(mǎn)足工業(yè)控制的實(shí)時(shí)要求，故傳統以太網(wǎng)技術(shù)難以滿(mǎn)足控制系統要求準確定時(shí)通信的實(shí)時(shí)性要求，一直被視為“非確定性”的網(wǎng)絡(luò )。然而，快速以太網(wǎng)與交換式以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，給解決以太網(wǎng)的非確定性問(wèn)題帶來(lái)了新的契機，使這一應用成為可能。首先，EtherNet的通信速率從10M、100M增大到如今的1000M、10G，在數據吞吐量相同的情況下，通信速率的提高意味著(zhù)網(wǎng)絡(luò )負荷的減輕和網(wǎng)絡(luò )傳輸延時(shí)的減小，即網(wǎng)絡(luò )碰撞機率大大下降。其次，采用星型網(wǎng)絡(luò )拓撲結構，交換機將網(wǎng)絡(luò )劃分為若干個(gè)網(wǎng)段。EtherNet交換機由于具有數據存儲、轉發(fā)的功能，使各端口之間輸入和輸出的數據幀能夠得到緩沖，不再發(fā)生碰撞；同時(shí)交換機還可對網(wǎng)絡(luò )上傳輸的數據進(jìn)行過(guò)濾，使每個(gè)網(wǎng)段內節點(diǎn)間數據的傳輸只限在本地網(wǎng)段內進(jìn)行，而不需經(jīng)過(guò)主干網(wǎng)，也不占用其它網(wǎng)段的帶寬，從而降低了所有網(wǎng)段和主干網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò )負荷。再次，全雙工通信又使得端口間兩對雙絞線(xiàn)（或兩根光纖）上分別同時(shí)接收和發(fā)送報文幀，也不會(huì )發(fā)生沖突。因此，采用交換式集線(xiàn)器和全雙工通信，可使網(wǎng)絡(luò )上的沖突域不復存在（全雙工通信），或碰撞機率大大降低（半雙工），因此使EtherNet通信確定性和實(shí)時(shí)性大大提高。
2.2 穩定性與可靠性
傳統的EtherNet并不是為工業(yè)應用而設計的，沒(méi)有考慮工業(yè)現場(chǎng)環(huán)境的適應性需要。由于工業(yè)現場(chǎng)的機械、氣候、塵埃等條件非常惡劣，因此對設備的工業(yè)可靠性提出了更高的要求。在工廠(chǎng)環(huán)境中，工業(yè)網(wǎng)絡(luò )必須具備較好的可靠性、可恢復性及可維護性。為了解決在不間斷的工業(yè)應用領(lǐng)域，在極端條件下網(wǎng)絡(luò )也能穩定工作的問(wèn)題，邁威公司專(zhuān)門(mén)研發(fā)、生產(chǎn)了安裝在標準DIN導軌上的工業(yè)
以太網(wǎng)交換機，并支持冗余電源供電。
2.3 安全性
工業(yè)系統的網(wǎng)絡(luò )安全是工業(yè)以太網(wǎng)應用必須考慮的另一個(gè)安全性問(wèn)題。工業(yè)以太網(wǎng)可以將企業(yè)傳統的三層網(wǎng)絡(luò )系統，即信息管理層、過(guò)程監控層、現場(chǎng)設備層，合成一體，使數據的傳輸速率更快、實(shí)時(shí)性更高，并可與Internet無(wú)縫集成，實(shí)現數據的共享，提高工廠(chǎng)的運作效率。但同時(shí)也引人了一系列的網(wǎng)絡(luò )安全向題，工業(yè)網(wǎng)絡(luò )可能會(huì )受到包括病毒感染、黑客的非法入侵與非法操作等網(wǎng)絡(luò )安全威脅。一般情況下，可以采用網(wǎng)關(guān)或防火墻等對工業(yè)網(wǎng)絡(luò )與外部網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行隔離，還可以通過(guò)權限控制、數據加密等多種安全機制加強網(wǎng)絡(luò )的安全管理。
2.4 總線(xiàn)供電問(wèn)題
總線(xiàn)供電（或稱(chēng)總線(xiàn)饋電）是指連接到現場(chǎng)設備的線(xiàn)纜不僅傳輸數據信號，還能給現場(chǎng)設備提供工作電源。對于現場(chǎng)設備供電可以采取以下方法：
（1）在目前以太網(wǎng)標準的基礎上適當地修改物理層的技術(shù)規范，將以太網(wǎng)的曼徹斯特信號調制到一個(gè)直流或低頻交流電源上，在現場(chǎng)設備端再將這兩路信號分離開(kāi)來(lái)。
（2）不改變目前物理層的結構，而通過(guò)連接電纜中的空閑線(xiàn)纜為現場(chǎng)設備提供電源。
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