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引入工業(yè)控制領域的以太網(wǎng)(Ethernet)技術

454398 ? 來源:alpha007 ? 作者:alpha007 ? 2022-12-09 10:28 ? 次閱讀
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來源:羅姆半導體社區(qū)

以太網(wǎng)Ethernet)技術支持幾乎所有的網(wǎng)絡協(xié)議,所以在數(shù)據(jù)信息網(wǎng)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(yōu)勢。近些年來,隨著網(wǎng)絡技術的發(fā)展和工業(yè)控制領域對網(wǎng)絡性能要求越來越高,以太網(wǎng)正逐步進入工業(yè)控制領域,形成了新型的以太網(wǎng)控制網(wǎng)絡技術。工業(yè)以太網(wǎng)的開放性使得工業(yè)控制網(wǎng)絡和企業(yè)信息網(wǎng)絡的無縫整合方面具有無可比擬的優(yōu)勢。

以太網(wǎng)具有傳輸速度高、低耗、易于安裝和兼容性好等方面的優(yōu)勢,由于它支持幾乎所有流行的網(wǎng)絡協(xié)議,所以在商業(yè)系統(tǒng)中被廣泛采用。近些年來,隨著網(wǎng)絡技術的發(fā)展,以太網(wǎng)進入了控制領域,形成了新型的以太網(wǎng)控制網(wǎng)絡技術。這主要是由于工業(yè)自動化系統(tǒng)向分布化、智能化控制方面發(fā)展,開放的、透明的通訊協(xié)議是必然的要求。

以太網(wǎng)技術引入工業(yè)控制領域,其技術優(yōu)勢非常明顯:

1.Ethernet是全開放、全數(shù)字化的網(wǎng)絡,遵照網(wǎng)絡協(xié)議不同廠商的設備可以很容易實現(xiàn)互聯(lián);

2以太網(wǎng)能實現(xiàn)工業(yè)控制網(wǎng)絡與企業(yè)信息網(wǎng)絡的無縫連接,形成企業(yè)級管控一體化的全開放網(wǎng)絡;

3軟硬件成本低廉,由于以太網(wǎng)技術已經(jīng)非常成熟,支持以太網(wǎng)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(fā)環(huán)境和硬件設備供用戶選擇;

4通信速率高,隨著企業(yè)信息系統(tǒng)規(guī)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(shù)據(jù)的傳輸,目前以太網(wǎng)的通信速率為10M、100M的快速以太網(wǎng)開始廣泛應用,千兆以太網(wǎng)技術也逐漸成熟,10G以太網(wǎng)也正在研究,其速率比目前的現(xiàn)場總線快很;

5可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Υ螅谶@信息瞬息萬變的時代,企業(yè)的生存與發(fā)展將很大程度上依賴于一個快速而有效的通信管理網(wǎng)絡,信息技術與通信技術的發(fā)展將更加迅速,也更加成熟,由此保證了以太網(wǎng)技術不斷地持續(xù)向前發(fā)展。

以太網(wǎng)進人工業(yè)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(wǎng)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(jié)點平等競爭總線,等待總線空閑。這種方式很難滿足工業(yè)控制領域對實時性的要求。這也是以太網(wǎng)技術進入工控領域的技術瓶頸;

2.對工業(yè)環(huán)境的適應性與可靠性:以太網(wǎng)是按辦公環(huán)境設計的,需要使抗干擾能力、外觀設計等符合工業(yè)現(xiàn)場的要求;

3.適用于工業(yè)自動化控制的應用層協(xié)議,目前信息網(wǎng)絡中定義的應用層協(xié)議所定義的數(shù)據(jù)結構等特性不適合應用于工業(yè)過程控制領域現(xiàn)場設備之間的實時通信。因此,還需定義統(tǒng)一的應用層規(guī)范;

4.本質安全和網(wǎng)絡安全:工業(yè)以太網(wǎng)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(yè)以太網(wǎng)由于使用了TCP/IP協(xié)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(wǎng)絡安全威脅;

5.QOS(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(shù)字和模擬量上,而是包括Audio及低分辨的Video信號,網(wǎng)絡應能根據(jù)不同用戶需求及不同的內容適度地保證實時性的要求。

工業(yè)以太網(wǎng)控制系統(tǒng)與其它控制系統(tǒng)相比較具有很大的優(yōu)勢,可以應用在多種工業(yè)控制領域。隨著集成電路、工業(yè)以太網(wǎng)和嵌入式Internet技術研究的進一步深入,基于以太網(wǎng)的工業(yè)控制網(wǎng)絡時代將會很快到來,并成為最具開放性的工業(yè)控制網(wǎng)絡體系結構。

這種新型的網(wǎng)絡體系,與現(xiàn)場總線在以太網(wǎng)方面的發(fā)展相呼應,對傳統(tǒng)的工業(yè)控制網(wǎng)絡是一個變革,必將為工業(yè)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(tǒng)、數(shù)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(yè)以太網(wǎng)。從目前趨勢來看,工業(yè)以太網(wǎng)進入現(xiàn)場控制級毋庸置疑。但至少現(xiàn)在看來,它還難以完全取代現(xiàn)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(xiàn)場總線仍將繼續(xù)存在,最有可能的情況是發(fā)展一種多種網(wǎng)絡并存的混合式控制系統(tǒng)。

審核編輯黃昊宇

聲明:本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用,如有內容侵權或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報投訴
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