工業(yè)以太網(wǎng)概述.doc

工業(yè)以太網(wǎng)概述現(xiàn)場總線對于面向設備的自動化工業(yè)系統(tǒng)起到了極大的促進作用，但是由于現(xiàn)場總線工業(yè)網(wǎng)絡存在一定的缺陷，導致其的發(fā)展受到極大的限制。其缺陷包括有通信速率低，成本高，支持應用低，又由于現(xiàn)場總線通信協(xié)議多種多樣，使得不同總線之間的互聯(lián)互通比較繁瑣，必須要通過一些通信協(xié)議轉換器進行協(xié)議的轉換，特別是有多個現(xiàn)場總線協(xié)議共存于一個系統(tǒng)中時，相互之間的協(xié)議轉換更加繁瑣。以太網(wǎng)自從發(fā)明出來之后，由于以太網(wǎng)具有極強的兼容性、可擴展性、開放性，得到了飛速的發(fā)展，深入到了社會生活的各個層面，同樣，以太網(wǎng)也進入了工業(yè)應用領域。但是普通的以太網(wǎng)存在極大的缺陷導致其不能應用于工業(yè)領域：1.工業(yè)控制領域對于數(shù)據(jù)的實時性要求非常高，對于數(shù)據(jù)的延時一般都是必須要控制在幾十個ms之內(nèi)。由于以太網(wǎng)采用的是載波偵聽多路復用沖突檢測（CSMA/CD機制），當以太網(wǎng)上發(fā)生沖突的時候，就會重發(fā)數(shù)據(jù)，很明顯，一旦沖突發(fā)生，就必須犧牲時間為代價來解決沖突的問題，實時性就不能得到保證。但是在工業(yè)領域，實時性不能得到保證的話，就有可能導致設備的停止運作，甚至造成安全事故。2.由于以太網(wǎng)采用的是載波偵聽多路復用沖突檢測（CSMA/CD機制），使得以太網(wǎng)存在沖突，特別是在以太網(wǎng)網(wǎng)絡負荷比較重的情況下，沖突出現(xiàn)的幾率更大。而一旦大量的沖突發(fā)生，導致數(shù)據(jù)不斷的重發(fā)，使得工業(yè)網(wǎng)絡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)在最初設計時，沒有考慮到工業(yè)現(xiàn)場的復雜電磁環(huán)境，在惡劣的外部環(huán)境中，必然導致以太網(wǎng)的可靠性的降低。但是在生產(chǎn)環(huán)境中，工業(yè)網(wǎng)絡必須有良好的可靠性，可維護性及可恢復性。針對以太網(wǎng)存在的以上缺陷，采用了多種解決機制改善以太網(wǎng)的性能以使的其可以適用于工業(yè)網(wǎng)絡，以形成工業(yè)以太網(wǎng)。1.工業(yè)以太網(wǎng)交換技術。為改善以太網(wǎng)在網(wǎng)絡負荷較重的時候出現(xiàn)的擁塞問題，采用工業(yè)以太網(wǎng)交換機減少由于載波偵聽多路復用沖突檢測（CSMA/CD機制）而產(chǎn)生的沖突問題和錯誤傳輸，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。常用的交換技術有： 存儲轉發(fā)交換技術，交換機開始接收數(shù)據(jù)幀后，先進行存儲，待完全接收整個數(shù)據(jù)幀后，進行差錯校驗，校驗無誤后進行轉發(fā)。直通式交換技術，當工業(yè)以太網(wǎng)交換機接收到數(shù)據(jù)幀時，只接收完頭部，立即進行轉發(fā)，不進行任何校驗和處理。2.采用高速工業(yè)以太網(wǎng)交換機，研究表明，當以太網(wǎng)負載越多，其發(fā)生沖突的概率就越大。當以太網(wǎng)的負荷在10以下的時候，10M網(wǎng)絡沖突機率為五年一次，而100M網(wǎng)絡沖突機率為十五年一次，當負荷超過36%時，發(fā)生沖突的機率就隨著負荷的增加成幾何數(shù)量級的增長。在通信數(shù)據(jù)流量一定的情