工业总线与现场总线的智慧融合探索应用工业以太网的无限益处

以太网(Ethernet)技术的普及无处不在,它支持几乎所有的网络协议,因此在数据信息网络中得到了广泛应用。其优势包括传输速度快、能耗低、便于安装和兼容性好等。随着网络技术的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,具有显著优势。

以太网由于支持几乎所有流行的网络协议,在商业系统中被广泛采用。近年来,随着技术进步,以太网已经进入了自动化控制领域,形成了新的以太网自动化控制技能。这主要是因为工业自动化系统向分布式、智能化方向发展,对开放、高效通信协议有更高要求。

将以太网技能引入到工业操控环境中,其优点十分明显:1. 以太网是一个全开放,全数字化的通信方式,可以让不同厂商设备轻松互联;2. 以太网能够实现从现场操作到企业级管理的一体化全开放通讯,如图所示;3. 硬件成本较低,因为当前已非常成熟,有多种软件开发环境和硬件设备可供选择;4. 通信速率快速,可满足企业信息系统日益增长需求,即时传输音频、视频数据,现在10M/100M高速以 太 网已经广泛使用,而千兆甚至10G以 太 网正在研究,这些速率远超现场总线;5. 可持续发展潜力大,在瞬息万变的信息时代,企业生存与发展依赖于快速有效通讯管理,从而保证了技能不断前进。

然而,以太网进入工控范畴也存在一些挑战:1. 实时性问题:CSMA/CD介质访问方法难度满足实时性需求,一条总线上多个节点平等竞争导致难题;2. 对应适应性与可靠性:办公室设计但需抗干扰能力外观符合工控环境;3 应用层标准问题:现有应用层协议无法直接适用于实时过程监测;4 安全问题:防火墙安全机制可能不足保护重要设施;5 QOS(Quality of Service)问题:需要根据用户需求调整服务质量。

随着科技进步,上述问题得到解决或部分解决:1 快速交换式Ehternet避免碰撞提升实时性能;2 专门抗干扰措施改善适应性能;3 用户可以根据需要增减TCP/IP栈模块并制定符合工控要求新规则;4 设备出产商提供特殊安全配置器材,加密方案强固防护策略增加安全保障,但对于特定场合仍需进一步研究处理方案;5 随着速度提升和新规则完善,QOS变得更加可靠稳定。

尽管如此,基于Ehternet Industrial Automation System相比传统操控系统拥有巨大优势,将会迅速兴起并成为最具开启性的未来体系结构。但目前某些严苛条件如汽车制造或者精密数控机床仍然不宜采用此类技巧。在未来的趋势看来,不容置疑地Industrial Ethernet将成为未来工厂操控基础。但至少目前看来,它尚不能完全取代现场总线作为唯一标准。在很长一段时间里现有的现场总线将继续存在,最可能的情况是采取混合型操控系统,即结合不同类型之用。

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