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,具有高传输速度、低能耗、便于安装和兼容性好等优势。随着网络技术的发展以及工业控制领域对网络功能要求越来越高,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实现无缝集成,这在很多方面展现出了不可比拟的优势。
以太网由于其支持所有流行的网络协议,所以在商业系统中被广泛采用。近年来,随着技术进步,以太网也开始涉足工业自动化领域,形成了一种全新的以太网控制型通信方式。这主要是因为现代工业自动化系统向分布式智能化方向发展,对通讯协议有更为开放和透明的需求。
将以太网技能引入到工业操控领域,其显著优点包括:1. 以太网是一个完全开源、完全数字化的人工智能世界,它遵循标准,使不同厂商设备能够轻松连接;2. 以太网可以实现无缝连接,将生产线上的设备与企业级信息系统融合成一个统一管理平台,如图2所示;3. 硬件成本较低,因为现在已非常成熟,有多种软件开发环境和硬件设备供用户选择;4. 通信速率快,在快速扩张并且复杂度提高的情况下,对数据量要求越来越大,即使需要视频和音频数据传输,现在已经有10M/100M高速以太网,并且千兆及10G以 太 网 技 术 也 正 在 研 究 中,其速度远超现场总线;5 可持续发展潜力巨大,在这个瞬息万变时代,企业生存与发展很大程度上依赖于一个快速而有效的通讯管理体系,加强信息技能与通讯技能不断推动其前进。
然而,由于以下几个问题,当时还存在一些挑战:1. 实时性问题:尽管如此,以CSMA/CD介质访问方法可能导致实时性的不足,一条总线上的节点竞争使用资源,这对于满足实时操作需求是个挑战;2. 适应性问题:设计办公室环境,而不是制造工厂环境,因此抗干扰能力不足;3 应用层标准缺乏统一: 现有的应用层协议并不适用于实时通讯模式;4 安全问题: 需要考虑安全因素,如防止爆炸或火灾场合使用;5 QOS(Quality of Service)问题: 随着技能提升,不仅仅限于数字信号,还包括视频等多媒体信号,但如何保证这些不同的内容得到恰当处理成为难题。
但随着时间推移,上述挑战逐渐得到解决。例如,通过采用快速交换式乙片網技能,可以避免冲突并实现优先级机制,从而最大地利用带宽并提供最佳实时性能。此外,为适应各种工作环境出产者采取了专门措施减少干扰,并制定了符合行业需求的应用层规范。此外,还有针对具体安全需要进行特殊设计,以及加密保护措施增强了整个系统安全。此外QOS的问题也得到了改善。
因此,无疑,与传统现场总线相比,以何天之际即将到来的基于乙片網的人工智能操控年代为我们带来了革命性的改变,它将成为最具开放性的新时代操控体系结构。不过,就某些特定的应用场景如汽车或者数控机床等,由于它们作业条件恶劣且对实时性及可靠性的要求极高,此类场景仍然不适宜使用乙片網。而目前看来,它仍然无法彻底替代现场总线作为唯一的一套标准。在未来很长一段时间内,我们预计现场总线会继续存在,最可能的情况是出现一种混合式操控体系,其中既包含乙片網又包含现场总线。