Industrial Ethernet加速生产力智慧连接未来
以太网(Ethernet)技术支持着无所不包的网络协议,因此在数据信息网络中得到了广泛应用,具有传输速度快、能耗低、便于安装兼容性好、开放性高和支持设备多等方面的优势。随着网络技术的发展和工业控制领域对网络功能要求不断提高,以太网正逐步进入工业控制领域,形成了新的以太网控制网络技术。工业以太网的开放性使得工业控制网络与企业信息网络之间实现无缝整合,具有不可比拟的优势。
以太网由于其高传输速度、高效能、易于安装以及良好的兼容性而被广泛应用于商业系统。近年来,以太网进一步融入了工业自动化领域,并形成了新型的以太网控制网络技术。这主要是因为现代工业自动化系统向分布式智能化方向发展,对通信协议有更高的开放性要求。
将以太网技能引入到工业操控范畴,其技能优势非常明显:1. 以太网是一个完全开放、完全数字化的网络,它遵循标准,可以让不同制造商设备轻松连接;2. 以太可以实现无缝连接 industrial control network 和 enterprise information network,从而构建企业级综合管理的一体化全开源网络,如图2所示;3. 硬件成本较低,因为现有的软硬件已经相当成熟,有很多软件开发环境和硬件设备可供选择;4. 通讯速率快速,可以满足企业日益增长信息量需求,不仅限于数据,还包括音频和视频数据传输;现在10M/100M高速以太网已广泛使用,千兆以 太 网 技 术 也 在 逐 渐 成 熟,而 10G 以 太 网 技 术 正 在 研 究 中,其速率远超当前现场总线。
可持续发展潜力巨大,在这个瞬息万变信息时代,一个快速有效通讯管理系统对于企业生存与发展至关重要,同时也促进了信息与通讯技能共同推进,为未来带来了更多可能性。
然而,以太天在进入工控范畴时,也面临一些挑战:1 实时性的问题 —— 以 太 网 的 CSMA/CD 媒介访问方法难以为错实时提供保证,一条总线上的多个节点平等竞争总线,这种方式难以为 Industrial Control 需求提供足够实时性能,这也是它进入工控范畴的一个瓶颈;2 对抗干扰能力及可靠性 —— 以 太 网 是为办公室设计,所以需要改善抗干扰能力外观设计符合Industrial现场;3 应用层协议适用 —— 工作过程中的实时通讯特点并不适用于目前信息处理流程;4 安全问题 —— 工业场所可能存在安全隐患并且易受病毒黑客攻击;5 QoS(Quality of Service)问题 —— 如需Audio及Video信号传输需确保QoS
随着技术进步,上述问题部分或全部得到解决。例如,一些新的交换式Ethernet 技术采用全双工通信方式,无碰撞避免机制能够提高实时性能,并且能够实现优先级机制,更好地利用带宽和保障服务质量。此外,对抗各种环境条件出产厂家采取措施,使之更加符合 Industrial 需求。此外,在应用层上用户可以根据需要增减 TCP/IP 协议栈,还需要制定符合 Industrial 需求更完善的人机接口。而且为了安全考虑,可以通过加密用户暗码防火墙等措施保护数据安全。在某些特殊情况下,由于恶劣工作条件或者极端强大的实时性能需求,比如汽车操控系统数控机床等仍然不适合使用这种基于乙方物理链路操作方法进行协调策略的事务处理结构,但从目前看,将来必将有一天 Industrial Ethernet 将成为最具打开性的Industrial Control Network 结构类型。但至少目前看来,它还难以彻底取代现场总线作为单一标准。在很长时间内现有的现场总线仍会继续存在,最可能的情况是出现一种混合式操作系统,即多种不同的Network 并存共处。
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