以太網絡技術在工業控制領域的應用與發展
隨著經濟的發展和自動化辦公信息網絡的進步,企業綜合自動化、管控一體化已成為企業生存和發展的必尤之路。以太網可方便實現辦公自動化網絡與工業控制網絡的無縫連接的優勢,可以使電子商務與工業生產控制現場緊密結合,實現真正意義上的企業管控一體化。
(一)Ethernet是全開放、全數字化的網絡,遵照網絡協議不同廠商的設備可以很容易實現互聯。
(二)以太網能實現工業控制網絡與企業信息網絡的無縫連接,形成企業級管控一體化的全開放網絡。
(三)軟硬件成本低廉,由于以太網技術已經非常成熟,支持以太網的軟硬件受到廠商的高度重視和廣泛支持,有多種軟件開發環境和硬件設備供用戶選擇。
(四)通信速率高,隨著企業信息系統規模的擴大和復雜程度的提高,對信息量的需求也越來越大,有時甚至需要音頻、視頻數據的傳輸,目前以太網的通信速率為10M、100M的快速以太網開始廣泛應用,千兆以太網技術也逐漸成熟,10G以太網也正在研究,其速率比目前的現場總線快很多。
(五)可持續發展潛力大,在這信息瞬息萬變的時代,企業的生存與發展將很大程度上依賴于一個快速而有效的通信管理網絡,信息技術與通信技術的發展將更加迅速,也更加成熟,由此保證了以太網技術不斷地持續向前發展。
二、以太網應用于工業現場存在的主要問題
1、信息傳輸存在實時性差和不確定性
工業控制網絡要求具有比較高的實時性和確定性。而以太網采用帶沖突檢測的載波偵聽多路訪問協議(CSMA/CD)以及二進制指數退避算法(BEB),因此必導致信息傳送的滯后,因其時間滯后是隨機的,這說明實質上以太網是一種非確定性的網絡系統。因此,對于響應時間要求嚴格的控制過程會存在產生碰撞的可能性,造成響應時間的不確定性,使信息不能按要求正常傳遞,無法滿足工業控制網絡所要求的數據傳輸的實時性和確定性。
2、以太網的可靠性差
安裝在工業現場的設備應該具有高可靠性,即能夠抗沖擊、耐振動、耐腐蝕、防塵、防水以及具有比較好的電磁兼容性。而傳統的以太網主要應用于辦公自動化領域,其所用插接件、集線器、交換機和電纜等都是為辦公室應用而設計的,抗干擾能力差,難以滿足工業現場的惡劣環境要求。
3、缺乏應用于工業控制領域的應用層協議
以太網標準僅僅定義了ISO/OSI參考模型的物理層和數據鏈路層,即使再加上TCP/IP協議也只是提供了網絡層和傳輸層的功能。兩個設備要想正常通信必須使用相同的語言規則,也就是說還必須有統一的應用層協議。目前,商用計算機通信領域采用的應用層協議主要是FTP,Telnet,SMTP,HTTP等。這些協議所規定的數據結構等特性不符合工業控制現場設備之間的實時通信要求。因此,必須制定統一的適用于控制領域的應用層協議。
評論