以太网(Ethernet)技术无疑是支持几乎所有网络协议的技能,因此在数据信息网络中得到了广泛应用,拥有传输速度快、低能耗、便于安装和兼容性好的优点。随着网络技术的发展以及工业控制领域对网络功能要求的不断提升,以太网正逐步进入工业控制领域,形成了新的以太网控制网络技能。这种开放性使得工业控制网络与企业信息网络之间的无缝整合具有不可比拟的优势。
以太网作为一种全开放、全数字化的网络,它遵循标准化协议,使得不同厂商设备能够容易地实现互联。此外,以太网还能够实现工业控制网络与企业信息系统之间无缝连接,从而形成一个完整且高效率的企业级管理平台,如图2所示。
采用以太网技术在工业控制领域,其显著技能优势包括:1. 支持各种设备间通信,无论是老旧还是新型设备;2. 能够满足实时通讯需求,尤其是在高速数据传输情况下;3. 硬件成本相对较低,因为现有的硬件和软件都已经成熟且得到广泛认可;4. 通信速率不断提高,可以满足日益增长的数据处理需求,从10M/100M快速乙太网到千兆乙太网,再到正在研究中的10G乙太网,其速度远超现场总线。
然而,在将以太网引入到更为复杂和挑战性的工业环境中时,也面临了一些问题。首先是实时性问题,因为CSMA/CD介质访问方法难以保证精确实时性。在多个节点竞争同一条总线的情况下,即使有空闲,也需要等待,这种方式很难适应严格要求时间敏感性的工控环境。这也是目前最大的瓶颈之一。
其次,对抗干扰能力不足,以及对于抗冲击设计和可靠性的要求。在办公室设计之初,以太網就未考虑过这些因素,而现在它必须要适应更加恶劣的地理条件。再者,由于当前业界缺乏统一的一套应用层标准,这也带来了不少困扰。此外,还有安全问题,比如物理安全(例如防爆)及计算机安全(病毒、黑客攻击)的风险。
尽管存在这些挑战,但近年来,快速交换式乙 太網技術出现,并提供了双向通信解决方案,不仅避免了CSMA/CD可能导致的问题,而且可以通过优先级策略最大限度利用带宽并提供更好的实时性能。此外,因特网接口卡制造商开发出符合工控环境耐用的产品,同时用户可以根据需要调整TCP/IP栈结构。而为了改善物理安全,制造商开始生产专门用于重症环境下的物料。
至于QoS(Quality of Service),随着越来越多类型数据传输需求增加,如音频和视频内容,一些新型解决方案被提出或正在研发中,以确保即使在负荷高峰期也能维持服务质量。
综上所述,与其他类型操控系统相比,以特網操控系統在许多方面具有明显优势,并预计未来将成为最具开放性的操作系统。但这并不意味着现场總線会完全被取代,而是一种混合操作系统模式会持续存在,其中各自依据其特定场景使用不同的通讯方式。在未来的某个阶段,或许我们会看到更多基于Ethernet技术构建出的智能化操作解决方案,为行业带来革命性的变革。