通用現場總線系統--工業以太網
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工業以太網的發展源于以下兩個因素：第一，提高網絡中分布式自動化控制系統的性能；第二，將辦公硬件整合到上述控制系統中以獲取更高的成本效益。在上述兩個因素的推動下，的確掀起了一陣以太網熱潮，但是研究的主要目標很快就偏離了分布式自動化這個初始目標，而轉移到諸如開發一套能夠被自動化控制和辦公網絡共同使用的通用型網絡協議等眾多方面。理論上，這種通用性看起來好像是某種給人印象深刻、結構簡單的縱向整合。以太網TCP/IP協議被作為通信應用領域的唯一標準推廣。在這個過程中，人們為現場總線自動化系統開發了大量的應用規范，這些大量的應用規范卻代表了現場總線系統的實際價值，但是這一事實卻被人們所忽視。為了保證用戶的利益，在實際應用中應該遵守這些應用規范。
人們很早就認識到了縱向整合的重要性，它包括以實現生產、預防性維護、方便的全局組網的最優化控制為中心，將從工廠生產現場層所獲取的所有信息整合到辦公網絡中。這種最高形式的整合可以在工廠生產現場層以帶有網關和代理服務器的現場總線系統為基礎進行實施，也可以通過以太網獨立地進行實施。有調查結果顯示，關于在儀器設備上應用以太網的動機，用戶期待從應用中獲取以下兩項核心利益：
（1）現有現場總線系統的復雜程度對通信系統的頻寬提出了更高的要求。以太網可以為用戶所期待的性能提升提供一個能夠勝任未來應用的平臺。
（2）使用專用網絡處理專門任務。這就對用戶操作、處理眾多功能網絡（自動化控制、縱向通信、圖形處理、驅動控制以及安全）的能力提出了更多、更高的要求。而以太網為代表的通用型現場總線系統被認為是實現在最廣泛的范圍對各種網絡進行接軌的合適方法。
網絡中對于自動化系統的要求
從IT) 部門的角度來看待生產部門，可以將工廠看作是許多連接到某個中央IT系統的終端的集合。每臺設備就如同一臺以太PC工作站，并且按照ISO/IEC 11801國際標準給每臺設備分配一個通信出口。與辦公網絡相比，自動化技術不允許未經地址轉換的設備整合到現有的辦公網絡中。
工業上已經確定了以下各項核心要求：
· 在 10 ms的時間級別上保證網絡的永久可用；
· 網絡區域通過適當的設備（安全設施）保證安全；
· 在每臺設備上建立物理子網；
· 安裝多樣化的拓撲結構（如線形、環形）和靈活的級聯；
· 實時（ms和μs級別）區域的定義；
· 不同傳輸介質的交替以及混合使用（光纖、銅纜和無線連接）；
· 直接連接到兩個IP67設備（無連接跳線傳輸片斷）；
· 使用不同介質的傳輸片斷（如電纜載體）和大量的連接器。
辦公網絡只是用來整合通信而不是用來控制生產車間或者生產設備內部的具體生產作業過程。對于那些只是控制生產過程中關鍵參數的現場總線系統，其原理和辦公網絡是一致的。整合生產控制所需的數據可以通過網絡節點來實施。這種對于設備的整合可以在當前系統內高于現場總線子系統的某一層上通過標準辦公網絡來實現（如圖1）。
圖1 辦公網絡和工業網絡的不同要求
一個顯而易見的方法就是建立不同的網絡層次體系（如圖2）：
· 工業廠房組網：以生產數據的雙向、縱向整合為目標進行廠房組網
· 單元組網：以生產過程控制為目標進行單元組網
從用戶的角度來說，上述兩種組網應用的分離并沒有完全解決異構網絡的所有問題，但是卻代表了提供恰當專用網絡結構解決方案的起點。
圖2 網絡層次：應用分離
工業廠房和辦公室的周邊環境存在差別。可能這種差別會因為新廠房內還未安裝任何設備而顯得不明顯。做這種比較的目的同樣是為了建立一個能夠最優化符合廠房未來使用要求的基礎結構，其中包含一個能夠符合各種使用要求的全局預布線系統。
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