谈谈工业中的以太网技术

　　以太网基于网络上无线电系统多个节点发送信息的想法实现,每个节点必须取得电缆或者信道的才能传送信息,有时也叫作以太(这个名字来源于19世纪的物理学家假设的电磁辐射媒体-光以太.后来的研究证明光以太不存在). 每一个节点有的48位地址也就是制造商分配给网卡的MAC 地址,以保证以太网上所有系统能互相鉴别.由于以太网十分普遍,许多制造商把以太网卡直接集成进计算机主板.

　　以太网具有传输速度高、低耗、易于安装和兼容性好等方面的优势,由于它支持几乎所有流行的网络协议,所以在商业系统中被广泛采用.近些年来,随着网络技术的发展,以太网进入了控制领域,形成了新型的以太网控制网络技术.这主要是由于工业自动化系统向分布化、智能化控制方面发展,开放的、透明的通讯协议是必然的要求.

　　以太网技术引入工业控制领域,其技术优势非常明显: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;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10M、100M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.

　　以太网进人工业控制领域,同样也存在一些问题,其中主要的是:1实时性问题:以太网采用的CSMA/CD的介质访问控制方式,其本质上是非实时的.一条总线上挂多个节点平等竞争总线,等待总线空闲.这种方式很难满足工业控制领域对实时性的要求.这也是以太网技术进入工控领域的技术瓶颈;2对工业环境的适应性与可靠性:以太网是按办公环境设计的,需要使抗干扰能力、外观设计等符合工业现场的要求.3适用于工业自动化控制的应用层协议,目前信息网络中定义的应用层协议所定义的数据结构等特性不适合应用于工业过程控制领域现场设备之间的实时通信.因此,还需定义统一的应用层规范. 4本质安全和网络安全:工业以太网如果用在易燃易爆的危险工作场所,必须考虑本质安全问题.

　　随着网络技术的不断发展,以上出现的问题已经完全或部分得到解决.1近些年来出现了快速交换式以太网技术,采用全双工通信,可以完全避免CSMA/CD中的碰撞,并且可以方便地实现优先级机制,保证网络带宽的利用率和的实时性能.它完全避免了CSMA/CD、主从、令牌等可能的低效率;2对于不同工业环境网络设备生产厂商采取了专门的抗干扰措施,使其更加符合工业需求;3在应用层协议方面用户可以根据需要对TCP/IP协议栈进行增减,另外还需要制定更加符合工业要求的网络协议;4设备生产商提供适应工业环境的器件,使用密封性好,坚固、抗震动的以太网设备与连接件用来解决本质安全问题;采用用户密码、数据加密、防火墙等多种安全机制加强网络的安全管理,但针对工业自动化控制网络安全问题的解决方案还需要认真研究;5随着网络速度的提高和网络协议的进一步完善,QOS问题也得到了解决.

　　工业以太网控制系统与其它控制系统相比较具有很大的优势,可以应用在多种工业控制领域.随着集成电路、工业以太网和嵌入式Internet技术研究的进一步深入,基于以太网的工业控制网络时代将会很快到来,并成为开放性的工业控制网络体系结构.在很长的一段时期内已有的现场总线仍将继续存在,有可能的情况是发展一种多种网络并存的混合式控制系统.