智慧连接效率飞跃应用工业以太网与can总线通信协议的双重优势
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自动化系统,使其成为分布式智能化操作的一部分,这就需要一个开放透明且通畅的通信协议。
将以太网技术引入到工业控制领域,其优点显而易见:1. 以太网是一种完全开放和数字化的网络,它遵循不同的厂商设备能够轻松连接;2. 以太网可以实现无缝连接,从而构建企业级统一管控全开放型网络,如图2所示;3. 硬件成本较低,因为现有的软件开发环境和硬件设备得到厂商高度重视并提供给用户选择;4. 通讯速率高速,以适应企业信息系统规划扩大及复杂程度提升,对信息量需求增大,有时甚至需要音频视频数据传输,现在10M/100M快速以太网开始普及,而千兆以 太 网技能也日渐成熟,10G以 太 网正在研究,其速率远超当前现场总线;5. 可持续发展潜力巨大,在瞬息万变的信息时代,企业生存与发展依赖于快速有效通信管理,并促进了信息技能与通信技能不断向前发展。
然而,以 太 网进入工控范畴也存在一些问题:1. 实时性的挑战:尽管采用CSMA/CD介质访问方法,但无法保证实时性能,一条总线上多个节点平等竞争资源导致难以为满足工控对实时性的要求,这也是限制它进入工控领域的一个瓶颈; 2. 工业环境适应度与可靠性:虽然设计按办公室标准,但需抗干扰能力强外观设计符合现场要求; 3. 应用层协议适用性:目前通讯中的应用层协议特征不符合现场操控范畴对实时通讯需求; 4- 实际安全与防护安全: 在危险作业场所使用必须考虑实际安全问题,以及可能遭受病毒黑客攻击; 5-QoS(服务质量)问题: 随着技能进步底层信号含有Audio及低分辨率Video信号,需根据不同用户需求内容调整QoS.
随着科技进步,上述挑战已得到一定程度解决。1- 快速交换式Ehternet 技术出现,全双工通讯避免碰撞,可配置优先级机制确保带宽利用率最佳实时性能; 2- 设备制造商采取专门抗干扰措施让其更适合各类行业; 3- 用户可以根据需要增减TCP/IP栈,还需制定符合行业要求新标准; 4- 提供用于处理实际安全问题耐冲击固态装置及连接件,加密方式提升保护水平但仍需深入探讨如何保护自动化操控系统安全 ;5 - 随着交通速度提高及其完善QOS面临的问题也得到了改善.
相对于单一操控系统来说,以 太 网械操控体系在多种行業應用中表现出色。此外,与集成电路研发进行深度结合,将基于Ehternet 的机械操 控網絡成為未來趋势,並將成為最具開放性的工業機械監視系統架構。但是某些環境如車輛調節系統或數位鑽孔機床因為工作條件惡劣實時與穩定性能嚴格對於無法適應Industrial Ethernet。在現狀下看來Industrial Ethernet進一步發展勢必持續存在並與現場總線共存,最有可能的是將會形成一個混合式自動化系統結構。