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      工业以太网技术特性及发展前景

      以太网最早出现在上世纪70年代,是一种总线式局域网,采用CSMA / CD(Carrier Sense Multiple Access / Collision Detect,载波监听多路访问/冲突检测) 协议,1985年,IEEE802委员会吸收以太网标准为IEEE 802.3标准,以太网是现有局域网采用的最通用的通信协议标准,包括在局域网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100~1000 Mbps 甚至更高的速率传输信息包。
      1、工业以太网的主要技术特性
      l) 系统响应的实时性。工业以太网是与工业现场测量控制设备相连接的一类特殊通信网络,控制网络中数据传输的及时性与系统响应的实时性是控制系统最基本的要求。
      2 ) 网络传输的确定性。即要保证以太网设备间的传输不能发生冲突或数据的碰撞,让不同设备对网络资源的使用合理有序化。
      3) 总线供电技术。电气电子工程师协会于2003年6月批准了以太网供电PoE 标准-IEEE 802.3af。
      4) 要求极高的可靠性。工业控制网络必须连续运行,它的任何中断和故障都可能造成停产,甚至引起设备和人身事故,因此必须具有极高的可靠性,具体表现在以下三个方面:可使用性要好,容错能力强,可维护性高。
      2、工业以太网技术的发展趋势与前景
      未来工业以太网将在工业企业综合自动化系统中的现场设备之间的互连和信息集成中发挥越来越重要的作用。工业以太网技术的发展趋势将体现在以下几个方面:
      (1)工业以太网与现场总线相结合的形式
      1)物理介质采用标准以太网连线,如双绞线、光纤等;
      2)使用标准以太网连接设备(如交换机等),在工业现场使用工业以太网交换机;
      3)采用IEEE 802.3物理层和数据链路层标准、TCP/IP协议栈;
      4)应用层(甚至是用户层)采用现场总线的应用层、用户层协议;
      5)兼容现有成熟的传统控制系统,如DCS、PLC等;
      (2)工业以太网技术直接应用于工业现场设备间的通信趋势
      1)实时通信技术
      其中采用以太网交换技术、全双工通信、流量控制等技术,以及确定性数据通信调度控制策略、简化通信栈软件层次、现场设备层网络微网段化等针对工业过程控制的通信实时性措施,解决了以太网通信的实时性。
      2)总线供电技术
      采用直流电源耦合、电源冗余管理等技术,设计了能实现网络供电或总线供电的以太网集线器,解决了以太网总线的供电问题。
      3)远距离传输技术
      采用网络分层、控制区域微网段化、网络超小时滞中继以及光纤等技术解决以太网的远距离传输问题。
      4)网络安全技术
      采用控制区域微网段化,各控制区域通过具有网络隔离和安全过滤的现场控制器与系统主干相连,实现各控制区域与其他区域之间的逻辑上的网络隔离。
      5)可靠性技术
      采用分散结构化设计、EMC 设计、冗余、自诊断等可靠性设计技术等,提高基于以太网技术的现场设备可靠性。
       

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