基于以太网的工业控制网络new

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1、第$2卷第$期信息与控制E?D+$2-F?+$$###年&月89>?<@A:B?9A9C=?9:

2、成+.关键词!现场总线-以太网-工业控制中图分类号!/0121文献标识码!34引言随着控制,计算机,通信,网络技术的发展-信息交换沟通的领域正在迅速覆盖从工厂的现场设备层到控制,管理的各个层次-从工段,车间,工厂,企业到世界各地的市场+信息技术的飞速发展-导致了自动化系统结构的变革-而逐步形成以网络集成自动化系统为基础的企业信息系统+工业网络的作用是满足企业不同层次信息交换的需求-它是制造过程的命脉所在+当前-在企业网络不同层次间传送的数据信息已变得越来越复杂-工业网络在开放性,互连性,带宽方面提出了更高的要求+5工业网络发展的趋势5+4工业网络体系的原

3、则66开放性由于商业的全球化发展和产品周期的提高-新技术如互联网,无线通讯,客户7服务器式应用系统,智能设备和决策支持系统被企业广泛地应用以降低成本+然而从设备层到办公管理层-这些新技术和商业过程也产生了大量的数据分配问题+尽管硬件与软件的执行方式是不同的-但在商业系统中它们的本质标准是一致的66开放式的生产管理体系+这种体系使企业摆脱专门的设备维护费用和单一的运作方式+此外-开放式系统释放了动态的制造数据-使管理者能够在整个企业网络范围内自由地把数据分配给使用者-有利于企业更有效地工作+89:;<9;:飞速发展的主要原因在于以太网和/=0780协议广泛

4、应用-/=0780协议是极其灵活的-几乎所有的网络底层技术都可用于传输/=0780的通信+应用/=0780协议的以太网已经成为最流行的分组交换局域网技术-同时也是最具开放性的网络技术+5+5工业控制的方向66与89:;<9;:集成互联网及其相关技术已经极大地改变了企业的经营方式-它使信息通信贯穿整个社会-遍及全球+在办公自动化领域-互联网技术已经应用到办公设备中-如与局域网路由器相连的复万方数据.收稿日期!"222I"#I$*5期徐皑冬等F基于以太网的工业控制网络9E7印机!打印机和交换机能够自动向管理员或供应商订购纸张!碳粉等消耗品"而语音分组交换机能

5、够在超过容错率时报警"这样既节省了时间!费用又增加了设备的实用性#在制造加工工业中"新技术的方向是建立在$%&’(%)&*$%&)’%)&基础上的开放式的!透明的商业运作"用以取代传统的卖方驱动体系#企业决策层!生产管理者乃至经销商和用户都需要了解生产线上的生产信息"以太网!+,-*$-为这种需求提供了高效的实现技术#过程控制和自动化领域的每个组成部分..从嵌入式系统到场地总线..都认识到以太网和+,-*$-的重要性#/#0高性能工业网络的要求..更高的带宽在自动化控制和通信设施中应用新的处理过程!体系和技术会使网络难以负荷"离散的网络组织1企业层!控制

6、层和设备层2造成的瓶颈效应会阻碍网络成为透明的!覆盖企业范围的应用实体#分散的控制数据是增加带宽的要求之一#在今后的四年里"3,41分散控制系统2产生的制造信息将增加56到76倍#同样地"-8,从场地设备采集的信息预计将增加96到56倍#当前现场总线一般的传输速率为9:;<=至5:;<="缺少升级到几兆速率的能力来支持数以千计的设备#新型场地总线如速率为95:;<=的-’>?@;A=许诺提供高效的性能"但伴随的是昂贵的成本价格#它们都无法满足未来控制网络带宽的需求#以太网是一种成熟的!快速的网络协议"它的标准带宽为96:;<="近期发展的快速以太网196

7、6:;<=2以及千兆以太网使其能够胜任成为整个企业范围的主干网络#/#B新的工业网络体系C传统工业控制网络体系结构D新的工业控制网络体系结构图9工业控制网络体系结构传统的万方数据工业控制网络体系结构如图9C所示"由于在企业网络不同层次应用不同类型的网络"它们之间需要安装网关对数据进行转换#)Z:信息与控制2>卷如今的控制网络中!以太网已经成为企业层和控制层的主要网络技术"同时!控制器#$%&和’&(厂商已经开始提供以太网接口!这使得整个网络的瓶颈效应集中在应用现场总线的设备层上"在过去的五年中!以太网标准!特别是在确定性#速度和优先法则方面有了很大提高!

8、应用以太网建立高效#开放的确定性场地总线已不存在任何阻碍"新的工业控制网络体系结