工控自动化以太网技术特性之巅峰超越can总线通信原理的无形枷锁

现代工业自动化技术的核心在于传感器技能、通讯技能和计算机技能，它们构成了信息时代的三大基石。随着IT技术飞速发展和工业控制需求日益增长，工业网络承担的任务越来越重。与数据通信网络不同，工业控制领域需要一种高速、廉价、高实时性、开放性好、稳定性高且精确性的网络。以太网(Ethernet)技术支持几乎所有的网络协议，因此在数据通信网络中得到了广泛应用，其优点包括高速率低能耗易安装兼容性好及开放性高以及支持多种设备等。此外，以太网正逐渐进入工业控制领域，形成了新的以太网控制网络技术。

2.1 工业以太网特征

(1) 以太网是全开放全数字化的网络，可以根据不同的厂商标准轻松实现设备之间的互联。

(2) 以太网能够无缝连接工业控制网络与企业信息系统，从而实现企业级管控一体化，如图所示。

(3) 软硬件成本低，因为以太网技术已经非常成熟，有多种软件开发环境和硬件设备供用户选择。

(4) 通信速度快，在企业信息规模扩大和复杂度提高的情况下，对于处理大量数据有更高要求，现在10M/100M快速以太网开始广泛应用，而千兆以太网也正在迅速发展，10G以太网则正在研发，其速度远超现场总线。

5.2 工业以太网技术的应用与发展

随着全球经济向智能制造转型，以太网技术在工控领域扮演越来越重要角色。这不仅仅是因为它提供了一个统一、高效且灵活的人机界面，而且还因为它使得各种类型的传感器可以直接集成到生产过程中，从而提高了生产效率并降低了维护成本。此外，以太网技术也为未来可能出现的大规模物联网（IoT）提供了基础框架，这将进一步推动其在工控中的应用。

然而，无论如何，以太网技术仍然面临一些挑战，比如实时性问题。在某些情况下，由于竞争共享介质访问（CSMA/CD）的非确定时间特征，以及潜在的事故导致掉线的问题，以太网在满足严格实时要求方面存在局限。而此外，与其他行业相比，对可靠性、适应能力和安全性的需求尤为关键。在恶劣环境下运行，并且要确保对干扰或故障产生足够弹性的设计。此外，还需要定义一致的应用层协议，使之更加适合即时通讯需求。