以太网与CAN通信的双重驱动提升应用工业效率与精确控制
以太网(Ethernet)技术的广泛应用支持了几乎所有网络协议,因此在数据信息网络中得到了广泛的应用。它具有传输速度快、能耗低、便于部署、兼容性好、高度开放和支持设备多样等方面的优势。随着网络技术的发展和工业控制领域对网络功能要求不断提高,以太网正逐渐进入工业控制领域,形成了新的以太网控制网络技术。工业以太网的开放性使其在无缝整合工业控制网络和企业信息网络方面具备无与伦比的优势。
以太网作为一种全开放,全数字化的网络,遵循不同厂商设备能够容易实现互联;能够实现工业控制网络与企业信息网络无缝连接,形成企业级管控一体化全开放网络,如图2所示;软硬件成本低廉,因为以太网技术现已成熟,支撑以太网的软硬件遭到厂商高度重视和广泛支持,有多种软件开发环境和硬件设备供用户选择;通讯速率高,其速率为10M、100M快速以太网开始广泛应用,千兆以太网技能也逐渐成熟,10G以太网正在研究,其速率比现在现场总线快许多。5可持续发展潜力大,在瞬息万变信息时代,企业生计与发展将很大程度上依赖于一个快速而有效通信管理系统,将保证了其技能不断向前发展。
然而,以太網進入工業操控領域同樣存在一些問題,其中首要的是:1实时性问题:因為選用的CSMA/CD介質訪問協議,它對實時性的需求有限。一條總線上掛多個節點平等競爭總線,這種方法難滿足工業操控領域對實時性的要求,這也是技術進入工控領域的一個技術瓶頸;2對工業環境適應與可靠性:因為是按辦公環境設計,所以需要抗干擾能力強外觀設計符合工業現場要求;3適用于工業自動化操作應用層協議現在資訊網路中使用界说的應用層協議不合適於應用於工廠過程操作范畴間設備之間即時通訊;4實質安全與網絡安全: 工業乙 太網如果運行於易燃易爆危險作業場所必須考慮實質安全問題. 另外,由於使用TCP/IP協議,因此可能會遭受病毒黑客攻擊等非法侵入與非法操作威脅.
隨著技術日益發展,上述問題已經得到部分或完全解決。例如近年來出現了一些快速交換式乙 太網技術,它們採用全雙工通訊方式,可以避免CSMA/CD中的碰撞,並且可以方便地執行優先級機制保證最佳實時性能。此外,用戶還可以根據自己的需求增删TCP/IP協定栈,并制定更符合工廠需要的人造標準. 但是,对于某些特殊场景如汽车操控系统或数控机床等,由于工作条件恶劣以及对实时性、可靠性的极高要求,这些建议并未解决所有问题。在未来看来,即使已经出现了大量基于乙 太 网 的新型 industrial control network,这些老旧但仍然稳健运行的地面总线仍将继续存在,最有可能的情况是会出现一种混合式control system,即同时使用不同的networks.