四大类总线之选揭秘工业以太网的无限魅力

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,具有传输速度快、能耗低、便于安装兼容性好、开放性高和支持设备多等方面的优势。随着网络技术的发展和工业控制领域对网络功能要求不断提高,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、易于安装以及良好的兼容性而被广泛应用于商业系统。近年来,以太网进一步融入了工业自动化领域,并形成了新型的以太网控制网络技术。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,对通信协议提出了更高要求。

将以太网技术引入到工业控制领域,其优点尤为明显:1. 以太网是一个完全开放、全数字化的通信方式,它遵循标准化协议,使得不同厂商设备能够轻松互联;2. 以太网能够实现从现场监控到企业管理层面的无缝连接,为企业级统一管理提供基础;3. 硬件成本较低,因为现有的软件环境和硬件设备已经成熟且受到厂商高度重视;4. 通讯速率高速满足企业日益增长的数据需求,即时音视频通讯成为可能;5. 该技术展现出巨大的可持续发展潜力,在快速变化的时代里,这种有效而迅捷的人机交互至关重要,确保了技能不断进步。

尽管如此,以太網技術進入工業自動化領域也面臨一些挑戰,其中首要的是:1. 实时性的问题,由於採用CSMA/CD介質訪問協議,這種方法難以滿足對實時性的需求;2. 對工業環境適應與可靠性考量,因為它是根據辦公室設計來進行,並需要抗干擾能力,以及外觀設計符合工業現場要求;3. 适用于工業自動化操控场景下适宜應用的層級協議目前並不完善,不合適應用於間接通訊中間設備之間即時通訊的情況下。此外還需界定統一標準;4 實質安全與網絡安全問題,如防止在危險作業場所發生火災爆炸事故或保護系統免受病毒侵害;5 QOS(Quality of Service)問題,即確保不同類型數據傳輸中的優先權。

隨著技術進步,上述挑戰已經得到一定程度上的解決。在現代快速交換式乙 太網技術上,可以通過全雙工通訊避免衝突,並實現優先級機制,以最大限度地利用帶寬並提供最佳實時性能。此外,一些專門抗干擾措施已經被採取來適應不同的工業環境。此外,在應用層級協議方面,可以根據需要增删TCP/IP協議栈,或制定更符合工業需求的一組標準。而且,用戶可以選擇更加堅固耐用的乙 太網設備及連接器來處理實際安全問題。他們還可以使用加密、私鑰、防火牆等多種安全措施來強化網絡安全。但是,他們仍然需要深入研究如何保護這些特殊設施。

總體而言,以特網技術開發出的工廠操控系統相較於傳統系統具有顯著優勢,可運行於各種工廠操控領域。隨著集成電路發展、新型乙 太網和嵌入式物聯框架研究進一步深耕,我們將迎來一個基於乙 太網核心主導下的新時代,這將是一個極具開放性的工作流程架構。我們期待這樣一個革新會為我們帶來新的可能性,但我們也知道,有些情況(如車輛操控或數字曲臼)由於其惡劣作業條件、高實時性和可靠性的要求,這些都不是最合適的情境。在未來幾十年的時間裡,我們預計既有當前的場景總線仍將繼續存在,最可能的情況是在多種共存混合模式中尋求平衡。

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