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工业以太网

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【摘要】:
工业以太网是基于IEEE 802.3 (Ethernet)的强大的区域和单元网络。利用工业以太网,SIMATIC NET 提供了一个无缝集成到新的多媒体世界的途径。实现办公自动化网络与工控自动化网络的无缝连接。

 

工业以太网是基于IEEE 802.3 Ethernet)的强大的区域和单元网络。利用工业以太网,SIMATIC NET 提供了一个无缝集成到新的多媒体世界的途径。实现办公自动化网络与工控自动化网络的无缝连接。

1.工业以太网的组成

一个典型的工业以太网络环境,有以下三类网络器件:

  网络部件

  连接部件:

  FC 快速连接插座

  ELS(工业以太网电气交换机)

  ESM(工业以太网电气交换机)

  SM(工业以太网光纤交换机)

  MC TP11(工业以太网光纤电气转换模块)

  通信介质:普通双绞线,工业屏蔽双绞线和光纤

  SIMATIC PLC控制器上的工业以太网通讯外理器。用于将SIMATIC PLC连接到工业以太网。

  PG/PC 上的工业以太网通讯外理器。用于将PG/PC连接到工业以太网。

2.工业以太网的性能

  1、工业以太网技术上与IEEE802.3/802.3u兼容,使用ISOTCP/IP 通讯协议

  210/100M 自适应传输速率

  3、冗余24VDC 供电

  4、简单的机柜导轨安装

  5、方便的构成星型、线型和环型拓扑结构

  6、高速冗余的安全网络,最大网络重构时间为0.3

  7、用于严酷环境的网络元件,通过EMC 测试

  8、通过带有RJ45 技术、工业级的Sub-D 连接技术和安装专用屏蔽电缆的Fast Connect连接技术,确保现场电缆安装工作的快速进行

  9、简单高效的信号装置不断地监视网络元件

  10、符合SNMP(简单的网络管理协议)

  11、可使用基于web 的网络管理

  12、使用VB/VC 或组态软件即可监控管理网络

3.工业以太网的优点

  (1)基于TCP/IP的以太网采用国际主流标准,协议开放、完善不同厂商设备,容易互连具有互操作性;

  (2)可实现远程访问,远程诊断;

  (3)不同的传输介质可以灵活组合,如同轴电缆、双绞线、光纤等;

  (4)网络速度快,可达千兆甚至更快;

  (5)支持冗余连接配置,数据可达性强,数据有多条通路抵达目的地;

  (6)系统容易几乎无限制,不会因系统增大而出现不可预料的故障,有成熟可靠的系统安全体系;

  (7)可降低投资成本。

4.工业以太网的优势

  (1Ethernet是全开放、全数字化的网络,遵照网络协议不同厂商的设备可以很容易实现互联。

  (2)以太网能实现工业控制网络与企业信息网络的无缝连接,形成企业级管控一体化的全开放网络。

  (3)软硬件成本低廉,由于以太网技术已经非常成熟,支持以太网的软硬件受到厂商的高度重视和广泛支持,有多种软件开发环境和硬件设备供用户选择。

  (4)通信速率高,随着企业信息系统规模的扩大和复杂程度的提高,对信息量的需求也越来越大,有时甚至需要音频、视频数据的传输,目前以太网的通信速率为10M100M 的快速以太网开始广泛应用,千兆以太网技术也逐渐成熟,10G以太网也正在研究,其速率比目前的现场总线快很多。

  (5)可持续发展潜力大,在这信息瞬息万变的时代。企业的生存与发展将很大程度上依赖于一个快速而有效的通信管理网络,信息技术与通信技术的发展将更加迅速,也更加成熟,由此保证了以太网技术不断地持续向前发展。

5.工业以太网的发展前景

  以太网随着技术的成熟,交换技术的应用,高速以太网的发展等在工业自动化领域上正迅速增长,几乎所有的现场总线系统最终可以都连接到以太网。随着集成电路的发展,高档的微处理器作为I/O处理器和控制器核心的条件逐渐成熟,而在控制器上运行的实时嵌入式操作系统使控制器易于实现TCP/IP协议,以太网络更易于接近现场。工业以太网已经成为控制系统网络发展的主要方向,具有很大的发展潜力。过程控制工业和自动化工业,从嵌入式系统到现场总线控制系统,都认识到了以太网和TCP/IP 的重要性,以太网和TCP/ IP 作为世界上最为广泛应用的网络协议,它将成为过程级和控制级的主要传输技术。带TCP/ IP 协议的

  标准的以太网接口现在已经在智能设备和I/ O 模块中使用。它能够与工厂信息管理系统进行直接地、无缝地连接,而无需任何专用设备。因此可以说,工业以太网在工业通讯网络中的使用将构建从底层的现场设备到先进与优化控制层、企业管理决策层的综合自动化网络平台,从而可以消除企业内部的各种自动化孤岛。以太网作为21 世纪未来工业网络的首选,它将在控制和现场设备级成为标准的高速工业网络,有着广阔的应用和发展前景。

  工业以太网技术直接应用于工业现场设备间的通信已成大势所趋。

6.工业以太网的国内发展趋势

  由于以太网有“一网到底”的美誉,即它可以一直延伸到企业现场设备控制层,所以被人们普遍认为是未来控制网络的最佳解决方案,工业以太网已成为现场总线中的主流技术。

  目前,在国际上有多个组织从事工业以太网的标准化工作,20019月,我国科技部发布了基于高速以太网技术的现场总线设备,其研究目标是:攻克应用于工业控制现场的高速以太网的关键技术,其中包括解决以太网通信的实时性、可互操作性、可靠性、抗干扰性和本质安全等问题,同时研究开发相关高速以太网技术的现场设备、网络化控制系统和系统软件。

  这几年来,我国在攻克以太网实时性、总线供电和远距离传输等一系列难题方面已经取得了很大的成果。

  但是,以太网用于工业控制目前尚处在研究及解决当中,主要有以下问题:

  (1) 实时性问题;

  (2) 可靠性问题;

  (3) 安全性问题;

  (4) 供电问题。

  实时性问题是指传统以太网由于采用载波侦听多路访问/冲突检测的通讯方式,在实时性要求较高的场合下,重要数据的传输会产生传输延滞。可靠性问题是指以太网若采用UDP协议时,它提供不可靠的无连接数据报传输服务,不提供报文到达确认、排序以及流量控制等功能,因此报文可能会丢失、重复以及乱序等。这些问题的解决,使以太网能够满足工业控制领域对传输延时要求,加快使其步入工业控制领域用于现场控制。

 

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