
总线技术又是什么呢
工业操控网络的发展:从总线技术到以太网革命
在现代信息技能的三大根底——传感器技能、通讯技能和计算机技能中,工业操控网络正逐渐成为支撑现代工业自动化体系运行的关键技术。随着IT技能飞速发展和工业自动化对网络要求不断提升,工业操控网络所承担的任务越来越重。与数据信息网络不同,工业操控领域需要一种高速廉价、高实时性、开放性好、稳定性和精确性高的网络。在这个背景下,以太网(Ethernet)技术作为支持所有通信协议的一种基础设施,在数据信息网络中得到了广泛应用,其优势包括传输速度快、低能耗、便于安装兼容性好等。
近年来,以太网技术不仅在商业环境中得到广泛应用,还逐渐进入了工业控制领域,为此形成了新型的以太网控制网络技术。这主要是因为现代工业自动化系统向分布式智能化方向发展,对开放透明的通讯协议有更高需求。
工业控制系统简史
基地式气动外表控制系统:这种早期系统只能单独操作一个回路,没有交互功能,每个回路是一个独立的小岛,不属于任何联网范畴。
电动单元组合式模仿外表控制系统:虽然比前者进步,但同样无法实现各个回路之间有效交流。
会集式数字控制系统(DCS):这标志着第二代计算机控制时代,这种体系将会集功能带入现场,可以处理复杂算法,但是结构复杂,软件维护成本高,且缺乏整体协调能力。
现场总线(Fieldbus):为了解决DCS的问题而出现,它提供了一种全数字化、全分散、高互操作性的设备或现场间通信方式。但是,由于多样规范导致用户选择困难,同时存在安全问题,如主机故障可能导致整个体系崩溃。
工业以太网兴起
为了克服上述问题,并满足企业级管控一体化以及快速可靠通讯需求,一些厂家推出了基于TCP/IP协议栈的人工智能制造解决方案。这些方案利用现有的乙太局域网硬件和软件资源,使得既可以实现快速扩展,又能保证高度灵活性的同时具备强大的安全性能。
以太网优势分析
敞开性:Ethernet采用全敞开标准,不受特定供应商限制,可以自由选择各种品牌兼容设备进行连接。
无缝连接企业级管控一体化:通过统一管理平台,将生产力与办公室工作流程无缝融合,从而提高效率降低成本。
成本效益:由于Ethernet已成熟且市场竞争激烈,其软硬件成本相对较低,便于用户配置和维护。
高速传输速度:
快速乙太局域网(Fast Ethernet):10/100 Mbps
千兆乙太局域网(Gigabit Ethernet):1000 Mbps
十万兆乙太局域网(10 Gigabit Ethernet):10,000 Mbps
对比之下,即使是最新的一代现场总线,也远未达到如此高速。
以 太 网 技术面临的问题及改进建议
实时性能问题:
在非实时介质访问方法如CSMA/CD中,当检测到冲突时需重新发送数据,这可能导致延迟增加并影响实时响应能力。
解决办法之一是在设计阶段考虑使用具有预测能力更强但价格昂贵的大容量存储介质或优先级调度策略。
适应性与可靠性:
Ethanet本身就是为商用环境设计,而非直接针对恶劣工况,因此需要适配特殊环境下的抗干扰能力和其他因素影响下的稳定性能调整。
应用层协议适配:
现行应用层协议不完全符合工场环境中的即时通讯需求,因此需要开发新的规格或者修改现有规格以适应这一要求。
安全考量:
需要考虑防火墙设置、漏洞修补以及加密措施等方面,以保障Industrial Automation System中的数据安全免遭黑客攻击或病毒侵害。