工業(yè)以太網(wǎng)是如何設(shè)計并滿足工業(yè)自動化條件的

本文格式為Word版，下載可任意編輯第第頁工業(yè)以太網(wǎng)是如何設(shè)計并滿足工業(yè)自動化條件的眾所周知，在企業(yè)信息系統(tǒng)中，傳統(tǒng)以太網(wǎng)已經(jīng)成為事實上的標準網(wǎng)絡(luò)，而工業(yè)實時掌握是傳統(tǒng)以太網(wǎng)的延長，它關(guān)心用戶構(gòu)建更加開放集成的工業(yè)自動化和信息化網(wǎng)絡(luò)。工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)是標準以太網(wǎng)和通用工業(yè)協(xié)議的結(jié)合。那么工業(yè)以太網(wǎng)又是如何設(shè)計并滿意工業(yè)自動化條件的呢？

一、通信確定性與實時性

工業(yè)掌握網(wǎng)絡(luò)不同于一般數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的最大特點在于它必需滿意掌握作用對實時性的要求，即信號傳輸要足夠快和滿意信號的確定性。實時掌握往往要求對某些變量的數(shù)據(jù)精確?????定時刷新。由于Ethernet采納CSMA/CD方式，網(wǎng)絡(luò)負荷較大時，網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牟淮_定性不能滿意工業(yè)掌握的實時要求，故傳統(tǒng)以太網(wǎng)技術(shù)難以滿意掌握系統(tǒng)要求精確?????定時通信的實時性要求，始終被視為“非確定性”的網(wǎng)絡(luò)。然而，快速以太網(wǎng)與交換式以太網(wǎng)技術(shù)的進展，給解決以太網(wǎng)的非確定性問題帶來了新的契機，使這一應(yīng)用成為可能。

1、采納快速以太網(wǎng)加大網(wǎng)絡(luò)帶寬。

Ether-net的通信速率從10、100Mb/s增大到如今的1、10Gb/s。在數(shù)據(jù)吞吐量相同的狀況下，通信速率的提高意味著網(wǎng)絡(luò)負荷的減輕和網(wǎng)絡(luò)傳輸延時的減小，即網(wǎng)絡(luò)碰撞機率大大下降，從而提高其實時性。

2、采納全雙工交換式以太網(wǎng)。

用交換技術(shù)替代原有的總線型CSMA/CD技術(shù)，避開了由于多個站點共享并競爭信道導(dǎo)致發(fā)生的碰撞，削減了信道帶寬的鋪張，同時還可以實現(xiàn)全雙工通信，提高信道的利用率。

3、降低網(wǎng)絡(luò)負載。

工業(yè)掌握網(wǎng)絡(luò)與商業(yè)掌握網(wǎng)絡(luò)不同，每個結(jié)點傳送的實時數(shù)據(jù)量很少，一般為幾個位或幾個字節(jié)，而且突發(fā)性的大量數(shù)據(jù)傳輸也很少發(fā)生，因此可以通過限制網(wǎng)段站點數(shù)目，降低網(wǎng)絡(luò)流量，進一步提高網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶崟r性。

4、應(yīng)用報文優(yōu)先級技術(shù)。

在智能交換機或集線器中，通過設(shè)計分類報文的優(yōu)先級和QOS來提高傳輸?shù)膶崟r性。

二、穩(wěn)定性與牢靠性

傳統(tǒng)的Ethernet并不是為工業(yè)應(yīng)用而設(shè)計的，沒有考慮工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境的適應(yīng)性需要。由于工業(yè)現(xiàn)場的機械、氣候、塵埃等條件特別惡劣，因此對設(shè)備的工業(yè)牢靠性提出了更高的要求。在工廠環(huán)境中，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)必需具備較好的牢靠性、可恢復(fù)性及可維護性。

為了解決在不間斷的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，在極端條件下網(wǎng)絡(luò)也能穩(wěn)定工作的問題，可以采納導(dǎo)軌式交換機產(chǎn)品，安裝在標準DIN導(dǎo)軌上，并有冗余電源供電，接插件采納堅固的DB-9結(jié)構(gòu)。

此外，在實際應(yīng)用中，主干網(wǎng)可采納光纖傳輸，現(xiàn)場設(shè)備的連接則可采納屏蔽雙絞線，對于重要的網(wǎng)段還可采納冗余網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以此提高網(wǎng)絡(luò)的抗干擾力量和牢靠性。

三、平安性

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，許多現(xiàn)場不行避開地存在易燃、易爆或有毒氣體等，對應(yīng)用于這些工業(yè)現(xiàn)場的智能裝置以及通信設(shè)備，都必需實行肯定的防爆技術(shù)措施來保證工業(yè)現(xiàn)場的平安生產(chǎn)。

在目前技術(shù)條件下，對以太網(wǎng)系統(tǒng)采納隔爆、防爆的措施比較可行，即通過對Ethernet現(xiàn)場設(shè)備實行增安、氣密、澆封等隔爆措施，使現(xiàn)場設(shè)備本身的故障產(chǎn)生的點火能量不外泄，以保證系統(tǒng)運行的平安性。對于沒有嚴格的本安要求的非危急場合，則可以不考慮簡單的防爆措施。

但同時也引人了一系列的網(wǎng)絡(luò)平安向題，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)可能會受到包括病毒感染、黑客的非法入侵與非法操作等網(wǎng)絡(luò)平安威逼。

工業(yè)以太網(wǎng)在協(xié)議里都引入了safety協(xié)議的概念，可以避開黑客對網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽和盜取以及信息的篡改，同時可以采納網(wǎng)關(guān)或防火墻等對工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)進行隔離，還可以通過權(quán)限掌握、數(shù)據(jù)加密等多種平安機制加強網(wǎng)絡(luò)的平安管理。

四、總線供電問題

總線供電(POE)是指連接到現(xiàn)場設(shè)備的線纜不僅傳輸數(shù)據(jù)信號，還能給現(xiàn)場設(shè)備供應(yīng)工作電源。對于現(xiàn)場設(shè)備供電可以實行以下方法：

1、在目前以太網(wǎng)標準的基礎(chǔ)上適當(dāng)?shù)匦薷奈锢韺拥募夹g(shù)規(guī)范，將