以太网技术在工业控制领域的应用:速度、效率与智能化的融合
以太网(Ethernet)技能是现代网络协议中最为基础和广泛采用的标准之一,因此它在数据信息网络中占据了不可或缺的地位。其优势包括传输速度快、能耗低、安装便捷、高兼容性以及开放性强,能够支持众多设备。这使得以太网成为商业系统中的首选选择。随着网络技术的进步,以太网已经逐渐进入了工业自动化领域,形成了一种新的工业以太网控制网络技能。
这种技能优势显著:1. 以太网是一个全开放,全数字化的网络,它遵循标准化的协议,使得不同厂商设备能够轻松互联;2. 它实现了无缝连接,从而形成企业级综合控制的一体化全开放网络,如图所示;3. 硬件成本较低,因为以太网技能成熟且得到广泛支持,有丰富的软件开发环境和硬件设备可供选择;4. 通讯速率高,适应企业信息系统规划扩大和复杂程度提升,对信息量需求增加,以至于音频视频数据传输,也可以满足现在快速以太网(10M/100M)的需求,以及千兆及10G以太网正在发展,其速率远超现场总线;5. 可持续发展潜力巨大,在瞬息万变的信息时代,企业生存与发展将依赖于一个快速有效通讯管理网络,因此保证了以太天技能不断前行。
然而,以太天进入工控范畴同样面临一些挑战:1. 实时性问题,由于CSMA/CD介质访问方法难满足实时要求,这也是其进入工控范畴瓶颈之一;2. 对工业环境习惯性的考虑,比如抗干扰能力外观设计等符合工业现场要求;3. 应用层协议适用性,现在应用层协议特性不适用于现场设备之间实时通讯;4-5 皆需解决实质安全、QOS等问题。
随着技术进步,上述问题已得到部分或完全解决:1-通过快速交换式乙 太 网 技 能 来 解 决 C S M A / C D 中 的 磕 碰 问 题,并确保优先级机制,让带宽最大利用并提供最佳实时功能;2-专门抗干扰措施使之更符合工业需求;3-用户根据需要增减TCP/IP栈,还需制定更加符合行业要求的新型通信协议;4-生产者提供适合工业环境器材加强安全防护措施但对操控自动化安全仍需深入研究;5-QOS也得到了处理。
尽管如此,与传统现场总线相比,基于乙 太 网 的 工 控 系 统 在 多 个 工 业 控 制 范 围 有 着 显 著 的 优 势。随着集成电路、乙 太 网 和嵌入式互联网技术研究进一步深入,我们将迎来基于乙 太 网 的工作场景年份,这将成为最具敞开性的工 控 操 控 网 络 结 构。而这种革新,将为所有行业带来新的可能性。但至少目前看来,在某些严苛条件下,如汽车操控系统或数控机床等地,由于恶劣作业条件、高度实时性和可靠性的要求,它们并不适宜使用乙 天 技 能。在未来,不排除两种甚至更多类型混合操作系统共存的情况出现。