现场总线技术的发展与工业以太网综述

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1、现场总线技术的发展与工业以太网综述

2、第1内容显示中　　几种可能的出路是：　　出路一　各种现场总线统一到1~2种。IEC61158的产生本身就说明这种可能性很小。　　出路二　开发所有现场总线通用的接口，成本较高且难度较大。　　出路三　各国不理睬IEC61158，采用自主知识产权的协议。主不符合经济全球化发展趋势。　　出路四　采用已经是通用的国际标准Ether、TCP/IP等协议，并使其在工业体育场成熟应用，易于被广大国家用户、集成商、OEM及制造商接受和欢迎。　　Ether在工业自动化中应用的若干问题　　Ether进军工业自动化的主要动力是：

3、①成本低；②速度的提高，因普通遍应用所形成的硬件资源、软件资源和广泛支持。Ether是世界上应用最多的网络，超过93%的网络节点为Ether。　　Ether用于工业自动化有以下4个问题需要解决。　　1．实时性问题　　实时性就是信号传输足够快加上确定性。Ether采用CSMA/CD碰撞检测方式，网络负荷较大时，网络传输的不确定性不能满足工业控制的实时要求。Ether发展的现实是：　　交换式100MEther已广泛应用，能提供足够的带宽和减少冲突。　　全双工网络和具优先权的传送机制得保证确定性。　　典型的工业应用，峰值负载为10MEther的5

4、%，在100MEther网络负载为0.5%，而Ether只有当负载达40%以上时才会有明显的延迟现象。　　在100MEther网中，发送一个包延时超过2ms的状况，5年也不会发生一次。美国电力研究院的实验结果可保证4ms以内。　　2．Ether如何满足现场环境问题　　Ether所用的接插件、集线器、交换机和电缆等是为办公室应用而设计的，不符合工业现场恶劣环境的要求。在工厂环境中，Ether抗干扰性能较差。若用于危险场合，它不具备本安特性，也不具备通过信号线向现场仪表供电的性能。　　随着网络技术的发展，上述问题正在迅速得到解决。为了解决在不间

5、断的工业应用领域，在极端条件下网络也能稳定地工作的问题，美国Synergetic微系统公司和德国Hirschman公司专门开发和生产了导轨式收发器、集线器和交换机系列产品，安装在标准DIN导轨上，并有冗余电源供电，接插件采用牢固的DB-9结构。　　美国silicon公司研制的工业Ether通信接口芯片，每片价格已降至10~15美元，与各种现场总线芯片相比，具有很大的价格优势。　　现在的工业Ether现场总线采用一种称为连接装置（linkingdevice）类似带开关的集线器结构，很好地解决了Ether的时间确定性问题。目前，PROFIBUS

6、DeviceNet,ControlNet和LonRResesch研究中心和GartGronp、AMRReseach研究中心和GartnerGroup等机构合作，开展工业Ether关键技术的研究。美国电气工程师协会（IEEE）正着手制定现场装置与Ether通信的新标准该标准。该标准让网络直接看到对象（object）。这些工作为Ether进入工业自动化的现场级打下了基础。　　为适应市场趋势全球主要自动化厂商和组织加强了工业Ether实现。　　法国施奈德公司：4年前推出透明工厂战略，使其成为工业Ether应用的坚决倡导者。ModbusTCP/IP

7、（1998）是目前工业Ether事实了标准，并促进Ether在传感器和设备级的应用。　　德国门子公司：1998年发布工业Ether白皮书，并于2001年发布其工业Ether的规范，称为PROFI。　　美国洛威尔自动化公司：2000年发布工业Ether规范，称为EtherIP。　　基金会现场总线FF：2000年发布工业Ether规范，称为HSE。　　4．Ether与网络安全问题　　在工厂运用互联网技术并不意味着工厂网络一定要连接到互联网。采用网络的工厂，连入互联网均使用TCP/IP。这样就面临互联网类似的安全问题。　　安全隐患：病毒、工业间谍

8、、黑客、软件BUG、恐怖主义。　　黑客的动机：金钱、信息、恐怖主义、破坏、政治等，工业现场相对较少吸引力。同时，黑客行为是高技术的，有费时费力费钱的代价。　　物理连接管理提高安全性：PLC操作系统是专有的，不易受到黑客、病毒的侵略。　　RAS、VPN提供远程访问：硬件身份识别。　　可提供多种安全机制：用户密码、数据加密、防火墙等。　　随着生物信息技术的发展，指纹、声音等生物信息将提高网络的安全性。　　基于TCP/IP的Ether在工业自动化中的应用　　Ether仅仅只有物理层和链路层规范，它通常与TCP/IP等平台无关的协议结合应用。我们所

9、指的Ether实际上是指基于TCP/IP协议的Ether，即EtherIP。过去，以生产PLC为主的公司都使用Ether完成信息级通信，其中，西门了公司的SIMATIC将Ethe