以太网(Ethernet)技术支持着无所不包的网络协议,因此在数据信息网络中得到了广泛应用,拥有传输速度快、能耗低、便于安装兼容性好、开放性高以及对设备多样性的支持等众多优势。随着网络技术的不断发展和工业控制领域对网络功能要求的提高,以太网正逐步进入到工业控制领域,形成了新的以太网控制网络技术。工业以太网的开放性使其在整合工业控制网络和企业信息系统方面具有不可比拟的优势。
以太网因其高速传输、高效能耗、易于配置与兼容性强而被广泛应用于商业环境中。近年来,随着网络技术进步,以太网也开始涉足工业自动化领域,为分布式智能化操作提供了通明透彻的通信协议。
引入以太网至工业场景,其优势显著:1. 以太网是完全开放和数字化的人机界面,它遵循标准化协议,使不同制造商设备之间能够轻松连接;2. 以太网实现了无缝连接,从而为企业级管控一体化构建了一种全开源型互联网,如图2所示;3. 硬件成本较低,因为现代以太网已成熟且受到厂商高度重视,有多种软件开发环境和硬件可供选择;4. 通信速率高,可以满足快速增长的企业信息系统需求,即时需要音频或视频数据传输,而现有的10M/100M乙双及千兆乙双正在普及,并研究10G乙双,其速率远超现场总线;5. 可持续发展潜力大,在瞬息万变时代,对一个快速有效通讯管理体系依赖度极高,这保证了以太.net技能将持续向前发展。
然而,在将以 太.net 技术带入 工业操控范畴 中,还存在一些挑战:1 实时性问题 - CSMA/CD介质访问方式难以为实时操作提供保障,一条总线上的节点平等竞争导致实时性不足;2 对抗干扰能力与可靠性能 - 以 太.net 设计用于办公室条件,不符合严酷工厂环境需求需增强抗干扰能力设计;3 应用层协议适应性差 - 现有应用层协议缺乏适用于实时通讯交换中的特定结构需统一标准制定;4 安全问题 - 工业场所安全考量,以及可能遭受病毒黑客攻击风险需加强防护措施实施解决方案并深入研究; 5 QOS(Quality of Service)问题- 随着技能进步,底层信号包含Audio及低分辨Video信号QOS管理成为关键
随着科技创新,以上述挑战得到部分或全面解决。1 快速交换式Ehternet减少CSMA/CD冲突提升实时功能并优先级处理; 2 生产商专注于改善对于恶劣环境适应; 3 用户根据需要调整TCP/IP栈; 4 生产者供应符合工厂条件器材加强安全保护措施如用户暗码, 数据加密防火墙等; 最后跟随速度提升与规范完善QOS问题也得到了改善.
因此,以 太.net 控制系统相比传统系统具有巨大优势,可在各个行业推广使用。而集成电路与嵌入式Internet技能深耕细作,将基于Ethernet 的Industrial Networking年代即将到来。这将为 Industrial Control 领域带来革新,但仍然不能完全替代现场总线作为单一标准。在未来看待情况下,最可能的是会采用混合式操控系统结合使用不同的Networks.
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