工业物品现场总线系统应用以太网有什么好处
工业以太网技术支持几乎所有的网络协议,因此在数据信息网络中得到了广泛应用。它具有高传输速度、低能耗、便于安装、良好的兼容性、高敞开性和对设备众多的支持等方面的优势。随着网络技术的发展和工业控制领域对网络功能要求越来越高,以太网正逐步进入工业控制领域,形成了新的以太网控制网络技术。工业以太网开放性使得工业控制网络与企业信息网络之间无缝整合具有无可比拟的优势。
以太网能够实现高速传输、低成本以及良好的兼容性,因为它支持几乎所有流行的网络协议,因此在商业系统中被广泛采用。近年来,随着技术进步,以太网进入了自动化控制领域,形成了新的以太网自动化控制技能。这主要是因为工业自动化系统向分布式、智能化管理方面发展,开放透明通信协议是必然要求。
将以太网技能引入到自动化操控范畴,其技能优势非常明显:1 以太网是一个全开放,全数字化的人机界面,它遵循不同厂商设备可以很容易地进行互联;2 以太能实现从现场总线到企业级管控的一体化全开放型通讯,如图所示;3 软硬件成本较低,因为现有的软硬件已经十分成熟,对支撑以 太 网 的软硬件产品受到厂商高度重视并得到广泛推广,有多种软件开发环境和硬件设备供用户选择;4 通讯速率高,与企业信息系统规划扩大和复杂程度提升相适应,对于大量数据需求有时甚至需要音频视频数据传输,现在使用10M/100M快速以 太 网开始普及,而千兆乙接口也正在研发,其速率远快于现场总线;5 可持续发展潜力大,在这个瞬息万变的时代,一个快速有效通讯管理系统对于企业来说至关重要,这保证了 以 太 网 技能不断前进。
然而,以 太 网 进入工控范畴同样存在一些问题,其中最主要的是:1 实时性的问题:由于选用的CSMA/CD介质访问策略,它不能满足实时性的需求。一条总线上的多个节点平等竞争总线资源,这种方法难以为期望达到实时性。这也是限制其进入工控范畴的一个关键点;2 对于适应严酷环境与可靠性的习惯性特征:虽然设计出抗干扰能力强,但还需进一步改进外观设计符合严苛环境要求;3 适用于操控应用层协议的问题,现在常见信息交换中的应用层协议不适合直接用作操控过程间即时通讯;4 实质安全与安全保护问题:如果在易燃爆炸风险场所使用,还需考虑实际安全问题;5 QOS(质量服务)问题:跟着科技创新,一些信号含有音频或视频数据,必须通过确保QOS才能维持稳定操作。
随着时间推移,上述挑战都已获得解决或部分解决。例如,由于出现了一种基于交换原理而非共享原理的新型乙接口,即快速交换式乙接口,该方式避免了CSMA/CD带来的冲突,并且能够实施优先级机制,从而最大限度提高效率并保证实时性能。此外,使之更适应恶劣工作条件,同时调整应用层标准,以及加强物理隔离措施增加安全度,都为解决这些挑战提供了解决方案。在未来,以 太 网 将成为一种综合运用各种技能,如集成电路开发、新一代乙接口技巧以及嵌入式互联网等,将彻底改变我们对制造业内部协调能力和灵活性的理解。但就目前情况看来,不同类型如汽车电子或者数控机床这样的场景仍然无法完全依赖这种基于乙 接 口 技术构建出的工 控 系 统。因此,最可能的情况是我们会看到一种混合型操作系统,其中既包括现场总线,也包括其他形式的手段,用来完成特定的任务。这意味着尽管未来有望采纳更现代且更加灵活的手段,但是现场总线作为一种长期存在并将继续影响行业动态的手段,是不会消失的事实之一。但是在这一过程中,我们也将发现更多创新的可能性,为未来的制造业奠定坚实基础。