工业以太网的应用及前景.docx

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1、工业以太网的应用及前景wuyue导语：随着互联网技术的发展与普及推广，使ethernet全面应用于工业控制领域成为可能。1、工业以太网技术发展现状是应用于工业控制领域的以太网技术，在技术上与商用以太网即ieee802.3标准兼容。产品设计时，在材质的选用、产品的强度、适用性以及实时性、可互操作性、可靠性、抗干扰性、本质安全性等方面能知足工业现场的需要。随着互联网技术的发展与普及推广，使ethernet全面应用于工业控制领域成为可能。目前工业以太网技术的发展体如今下面几个方面：一通信确定性与实时性工业控制网络不同于普通数据网络的最大特点在于它必须知足控制作用对实时性的要求，即信号传输要足够快和知

2、足信号确实定性。实时控制往往要求对某些变量的数据准确定时刷新。由于ethernet采用csma/cd方式，网络负荷较大时，网络传输的不确定性不能知足工业控制的实时要求，故传统以太网技术难以知足控制系统要求准确定时通信的实时性要求，一直被视为“非确定性的网络。然而，与交换式以太网技术的发展，给解决以太网的非确定性问题带来了新的契机，使这一应用成为可能。首先，ethernet的通信速率从10m、100m增大到如今的1000m、10g，在数据吞吐量一样的情况下，通信速率的提高意味着网络负荷的减轻和网络传输延时的减小，即网络碰撞机率大大下降。其次，采用星型网络拓扑构造，交换机将网络划分为若干个网段。e

3、thernet交换机由于具有数据存储、转发的功能，使各端口之间输入和输出的数据帧能够得到缓冲，不再发生碰撞；同时交换机还可对网络上传输的数据进行过滤，使每个网段内节点间数据的传输只限在本地网段内进行，而不需经过主干网，也不占用其它网段的带宽，进而降低了所有网段和主干网的网络负荷。再次，全双工通信又使得端口间两对双绞线或两根光纤上分别同时接收和发送报文帧，也不会发生冲突。因而，采用交换式集线器和全双工通信，可使网络上的冲突域不复存在全双工通信，或碰撞机率大大降低半双工，因而使ethernet通信确定性和实时性大大提高。二稳定性与可靠性传统的ethernet并不是为工业应用而设计的，没有考虑工业现

4、场环境的适应性需要。由于工业现场的机械、气候、尘埃等条件非常恶劣，因而对设备的工业可靠性提出了更高的要求。在工厂环境中，工业网络必须具备较好的可靠性、可恢复性及可维护性。为了解决在不间断的工业应用领域，在极端条件下网络也能稳定工作的问题，德国hirschmann等公司专门开发和生产了交换机等产品，安装在标准din导轨上，并有冗余电源供电。三安全性工业系统的网络安全是工业以太网应用必须考虑的另一个安全性问题。工业以太网能够将企业传统的三层网络系统，即信息管理层、经过监控层、现场设备层，合成一体，使数据的传输速率更快、实时性更高，并可与internet无缝集成，实现数据的分享，提高工厂的运作效率。

5、但同时也引人了一系列的网络安全向题，可能会遭到包括病毒感染、黑客的非法入侵与非法操作等网络安全威胁。一般情况下，能够采用网关或防火墙等对工业网络与外部网络进行隔离，还能够通过权限控制、数据加密等多种安全机制加强网络的安全管理。2、的优势一应用广泛以太网是应用最广泛的计算机网络技术，几乎所有的编程语言如visualc、java、visualbasic等都支持以太网的应用开发。 (二通信速率高目前，10、100mb/s的快速以太网已开场广泛应用，1gb/s以太网技术也逐步成熟，而传统的现场总线最高速率只要12mb/s。显然，以太网的速率要比传统现场总线要快的多，完全能够知足工业控制网络不断增长的带

6、宽要求。三成本低廉以太网网卡的价格较之现场总线网卡要便宜得多约为1/10；另外，以太网已经应用多年，人们对以太网的设计、应用等方面有很多经历，具有相当成熟的技术。大量的软件资源和设计经历能够显著降低系统的开发和培训费用，降低系统的整体成本，并大大加快系统的开发和推广速度。四资源分享能力强随着internet/intranet的发展，已浸透到各个角落，网络上的用户已解除了资源地理位置上的束缚，在联人互联网的任何一台计算机上就能阅读工业控制现场的数据，实现“控管一体化，这是其他任何一种现场总线都无法比较的。五可持续发展潜力大以太网的引人将为控制系统的后续发展提供可能性，用户在技术升级方面无需单独的

7、研究投入，对于这一点，任何现有的现场总线技术都是无法比较的。同时，机器人技术、智能技术的发展都要求通信网络具有更高的带宽和性能，通信协议有更高的灵敏性，这些要求以太网都能很好地知足。3、工业以太网在控制领域应用现状与现场总线相比，它能提供一个开放的标准，是企业从现场控制到管理层实现全面的无缝的信息集成，解决了由于协议上的不同导致的“自动化孤岛问题，但从目前的发展看，工业以太网在控制领域的应用主要体如今下面几种形式。一混合ethernet/fieldbus的网络构造这种构造实际上就是信息网络和控制网络的一种典型的集成形式。以太网正在逐步向现场设备级深化发展，并尽可能的和其他网络形式走向融合，但以

8、太网和tcp/ip本来不是面向控制领域的，在体系构造、协议规则、物理介质、数据、软件、实验环境等众多方面并不成熟，而现场总线能完全知足当代企业对底层控制网络的基本要求，实现真正的全分布式系统。因而，在企业信息层采用以太网，而在底层设备级采用现场总线，通过通信控制器实现两者的信息交换。二基于web的网络监控平台是近期网络应用热门，就是通过internet使所有连接网络的设备相互互通，从计算机、pda、通信设备到仪器仪表、家用电器等。在企业内部，能够利用企业信息网络，进行工厂实时运行数据的发布和显示，管理者通过web阅读器对现场工况进行实时远程监控、远程设备调试和远程设备故障诊断和处理。实现的最简单办法就是采用独立的以太网控制器，连接具有tcp/ip界面的控制主机以及具有rs-232或rs-4.85接口的现场设备。以太网控制器在这里扮演了通用计算机网络和现场各类设备之间的一个桥梁.0