步入现场控制领域的工业以太网

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1、步入现场控制领域的工业以太网发布时间：2007-2-12来源:应用领域：航空/航天1引言传统上用于办公室和商业的以太网伴随着现场总线大战硝烟己悄悄地进入了控制领域，近年来以太网更是走向前台，发展迅速，颇引人注目。究其原因，主要由于工业自动化系统正向分布化、智能化的实时控制方面发展，其中通信已成为关键，用户对统一的通信协议和网络的要求H益迫切。另一方面，Intranet/Internet等信息技术的飞速发展，要求企业从现场控制层到管理层能实现全面的无缝信息集成，并提供一个开放的基础构架，而目前的现场总线尚不能满足这些要求。应该说，现场总线的出现确实给工业自动化带来--场深层次的革命

2、，但多种现场总线互不兼容，不同公司的控制器之间不能实现高速的实时数据传输，信息网络存在协议上的鸿沟，导致“自动化孤岛”现象的出现，促使人们开始寻求新的出路并关注到以太网。2以太网与工业以太网 2.1什么是以太网与工业以太网以太网是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。该标准定义了在局域网(LAN)中采用的电缆类型和信号处理方法。以太网在互联设备之间以10~100Mbps的速率传送信息包，双绞线电缆型号为10BaseT。以太网由于其低成本、高可靠性以及10Mbps的速率而成为应用最为广泛的以太网技术。直扩的无线以太网可达11Mbps,许多制造供应商提供的产品都能釆用通

3、用的软件协议进行通信，开放性好。普通以太网应用到工业控制系统，这种网络叫工业以太网。2.2以太网具有的优点(1)具有相当高的数据传输速率(目前已达到100Mbps),能提供足够的带宽；(2)由于具有相同的通信协议，Ethernet和TCP/IP很容易集成到IT(信息技术)世界；(3)能在同一总线上运行不同的传输协议，从而能建立企业的公共网络平台或基础构架；(4)在整个网络中，运用了交互式和开放的数据存取技术；(5)沿用多年，已为众多的技术人员所熟悉，市场上能提供广泛的设置、维护和诊断工具，成为事实上的统一标准；(1)允许使用不同的物理介质和构成不同的拓扑结构。2.3工业以太网的优

4、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；等；的地;(4)网络速度快，可达千兆甚至更多;(3)不同的传输介质可以灵活组合，如同轴电缆、双绞线、光纤(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，由成熟可靠的系统安全体系；(2)可降低投资成本。3以太网进入工业控制领域的可能性对于以太网存在的不确定性和实时性能欠佳的问题，己由于智能集线器的使用、主动切换功能的实现、优先权的引入以及双工的布线等，基本上得到了解决。通过提高数据传输速

5、率，仔细地选择网络的拓扑结构及限制网络负载等，可将发牛数据冲突的概率降到最低。此外，如Hirschmarm公司已开发出一系列加固的、适合用于工业环境的密封和抗振动的以太网器件，如导轨式收发器、集线器、切换器、连接件等;WoodheadConnectivity公司推岀保护等级为IP67的RJ-45连接器件，这些都给以太网进入实时控制领域创造了条件。正因为如此,ARC（AutomationResearchCompany）预测今后Ethernet和TCP/IP将成为器件总线和现场总线的基础协议。VDC（VentureDevelopmentCorp.）在1999年3月19口发布的调查报告

6、屮预测，在工业控制应用领域，以太网的世界市场份额将由1998年的8.4%跃升为2003年的22%,是各种总线中升幅最大的。同时，目前世界上已有一些国际组织从事推动以太网进入控制领域的工作，如TEEE（美国电气和电子工程师协会）正在着手制订现场总线和以太网通信的新标准。该标准将使网络能看到“对象”oIA0N0（I业自动化开放网络联盟）最近与ODVA和IDA集团就共同推进Ethernet和TCP/IP达成共识。ODVA（DeviceNet供应商协会）丁，2000年3月17日发布了一个为在工厂基层使用以太网服务的工业标准。FF（现场总线基金会）于2000年3月29日公布了高速以太网（1

7、00Mb/s）的最终技术规范（FST1.0）o工业以太网协会与美国的ARC>AdvisoryGroup等单位合作,开展工业以太网关键技术的研究。目前1000Mbps以太网的发展已进入实用阶段，但其价格还比较昂贵。由以上分析可知，以太网进入工业控制领域是一个不可忽视的必然发展趋势。4工业以太网进展现状4.1在应用层中的进展（1）封装众所周知，以太网自身只提供一系列的物理介质定义和一个共享的构架。构架包括物理介质、帧格式和LAN设备数据的寻址格式，即它只提供物理层和数据链路层。而Et