揭秘Can总线工作原理工业以太网的无缝融合之谜

以太网(Ethernet)技术支持几乎所有网络协议,因此在数据信息网络中得到了广泛应用,具有传输速度快、能耗低、便于安装、兼容性好、高度开放和支持多种设备等方面的优势。近年来,随着网络技术的发展和工业控制领域对网络功能要求的不断提高,以太网正逐渐进入工业控制领域,形成了新的以太网控制网络技术。工业以太网的开放性使得工业控制网络与企业信息网络之间无缝整合具有不可比拟的优势。

以太网由于其高传输速度、高效能消耗、易于安装以及良好的兼容性,使之成为商业系统中的首选。在最近几年的时间里,以太网也开始涉足了自动化系统,这主要是因为工业自动化系统正在向分布式智能化方向发展,而开放透明的通信协议是必然要求。

将以太网技能引入到工业控制领域,其技能优势非常明显:1. 以太网是一个完全开放且完全数字化的网络,它遵循标准,可以让不同厂商设备轻松连接;2. 以太网可以实现无缝连接Industrial Control Network 和 Enterprise Information Network,从而形成企业级管控一体化全开通络,如图2所示;3. 硬件成本低廉,因为目前以太網技術已经相当成熟,有许多软件开发环境和硬件设备供用户选择;4. 通讯速率高速,对于随着企业信息系统规划扩大和复杂程度增加而需要处理大量数据的情况尤为重要,现在使用10M/100M快速乙 太網,并且千兆乙 太網也在不断完善,以及研究10G乙 太網,其速率远超当前现场总线;5 可持续发展潜力巨大,在这个瞬息万变信息时代,一个快速有效的人工智能管理平台对于企业来说至关重要,同时保证了以往技能不断前进。

然而,以太網進入工業自動化領域時,也會遇到一些挑戰,其中最主要的是:1 实时性问题:以為用CSMA/CD介质訪問協議,這實際上對於實時性能不佳。一條總線上的多個節點平等競爭總線空暇時間,這種方法難以滿足工業自動化對實時性的需求;這也是導致與現場總線接軌的一個技術瓶頸;2 對於工業環境適應與可靠性:乙 太網設計為辦公室環境,並需抗干擾能力強外觀設計符合工業現場標準;3 适用于工業自動化應用的層級協議現在資訊系統中描述應用層協議資料結構特點並不適用於處理設備間即時通訊的情況下;4 實質安全與網絡安全:如果將乙 太網用於有燃燒危險或爆炸危險的地方,就需要考慮實質安全問題。此外,由於採用TCP/IP協議,因此可能遭受病毒攻擊或黑客攻擊等非法侵入威脅;5 QOS(Quality of Service)問題:隨著技術進步,在工廠操控底層信號已不僅限於數字模擬量,而是包含音頻及低分辨率視頻信號,需要確保不同使用者需求及內容適度地保障即時性能。

隨著技術持續發展,上述問題都已經得到部分或全面解決。近期出現了一些快速交換式乙 太網技術,它們通過全雙工通訊來避免衝突,並提供優先權機制來最大限度地利用帶寬并提供最佳即時性能。此外,各種抗干擾措施被提出來改善耐久性,并允許根據具體需求進行TCP/IP栈增減。而當前業界還在開發更多符合特殊環境需求的新型傳輸媒介。

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