工業(yè)以太網(wǎng)概述.doc

工業(yè)以太網(wǎng)概述現(xiàn)場(chǎng)總線對(duì)于面向設(shè)備的自動(dòng)化工業(yè)系統(tǒng)起到了極大的促進(jìn)作用，但是由于現(xiàn)場(chǎng)總線工業(yè)網(wǎng)絡(luò)存在一定的缺陷，導(dǎo)致其的發(fā)展受到極大的限制。其缺陷包括有通信速率低，成本高，支持應(yīng)用低，又由于現(xiàn)場(chǎng)總線通信協(xié)議多種多樣，使得不同總線之間的互聯(lián)互通比較繁瑣，必須要通過(guò)一些通信協(xié)議轉(zhuǎn)換器進(jìn)行協(xié)議的轉(zhuǎn)換，特別是有多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議共存于一個(gè)系統(tǒng)中時(shí)，相互之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換更加繁瑣。以太網(wǎng)自從發(fā)明出來(lái)之后，由于以太網(wǎng)具有極強(qiáng)的兼容性、可擴(kuò)展性、開(kāi)放性，得到了飛速的發(fā)展，深入到了社會(huì)生活的各個(gè)層面，同樣，以太網(wǎng)也進(jìn)入了工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。但是普通的以太網(wǎng)存在極大的缺陷導(dǎo)致其不能應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域：1.工業(yè)控制領(lǐng)域?qū)τ跀?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性要求非常高，對(duì)于數(shù)據(jù)的延時(shí)一般都是必須要控制在幾十個(gè)ms之內(nèi)。由于以太網(wǎng)采用的是載波偵聽(tīng)多路復(fù)用沖突檢測(cè)（CSMA/CD機(jī)制），當(dāng)以太網(wǎng)上發(fā)生沖突的時(shí)候，就會(huì)重發(fā)數(shù)據(jù)，很明顯，一旦沖突發(fā)生，就必須犧牲時(shí)間為代價(jià)來(lái)解決沖突的問(wèn)題，實(shí)時(shí)性就不能得到保證。但是在工業(yè)領(lǐng)域，實(shí)時(shí)性不能得到保證的話，就有可能導(dǎo)致設(shè)備的停止運(yùn)作，甚至造成安全事故。2.由于以太網(wǎng)采用的是載波偵聽(tīng)多路復(fù)用沖突檢測(cè)（CSMA/CD機(jī)制），使得以太網(wǎng)存在沖突，特別是在以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷比較重的情況下，沖突出現(xiàn)的幾率更大。而一旦大量的沖突發(fā)生，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不斷的重發(fā)，使得工業(yè)網(wǎng)絡(luò)之間的通信的不確定性大大增加，從而降低了系統(tǒng)控制性能。3.以太網(wǎng)在最初設(shè)計(jì)時(shí)，沒(méi)有考慮到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜電磁環(huán)境，在惡劣的外部環(huán)境中，必然導(dǎo)致以太網(wǎng)的可靠性的降低。但是在生產(chǎn)環(huán)境中，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)必須有良好的可靠性，可維護(hù)性及可恢復(fù)性。針對(duì)以太網(wǎng)存在的以上缺陷，采用了多種解決機(jī)制改善以太網(wǎng)的性能以使的其可以適用于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，以形成工業(yè)以太網(wǎng)。1.工業(yè)以太網(wǎng)交換技術(shù)。為改善以太網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷較重的時(shí)候出現(xiàn)的擁塞問(wèn)題，采用工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)減少由于載波偵聽(tīng)多路復(fù)用沖突檢測(cè)（CSMA/CD機(jī)制）而產(chǎn)生的沖突問(wèn)題和錯(cuò)誤傳輸，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。常用的交換技術(shù)有： 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換技術(shù)，交換機(jī)開(kāi)始接收數(shù)據(jù)幀后，先進(jìn)行存儲(chǔ)，待完全接收整個(gè)數(shù)據(jù)幀后，進(jìn)行差錯(cuò)校驗(yàn)，校驗(yàn)無(wú)誤后進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。直通式交換技術(shù)，當(dāng)工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)接收到數(shù)據(jù)幀時(shí)，只接收完頭部，立即進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，不進(jìn)行任何校驗(yàn)和處理。2.采用高速工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，研究表明，當(dāng)以太網(wǎng)負(fù)載越多，其發(fā)生沖突的概率就越大。當(dāng)以太網(wǎng)的負(fù)荷在10以下的時(shí)候，10M網(wǎng)絡(luò)沖突機(jī)率為五年一次，而100M網(wǎng)絡(luò)沖突機(jī)率為十五年一次，當(dāng)負(fù)荷超過(guò)36%時(shí)，發(fā)生沖突的機(jī)率就隨著負(fù)荷的增加成幾何數(shù)量級(jí)的增長(zhǎng)。在通信數(shù)據(jù)流量一定的情