从现场到网络探索应用工业以太网与can总线的双重优势
以太网(Ethernet)技术支持着无所不包的网络协议,因此在数据信息网络中得到了广泛应用,具有传输速度快、能耗低、便于安装兼容性好、开放性高和支持设备多等方面的优势。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。工业以太网的开放性使得工业控制网络与企业信息网络之间实现无缝整合,具有不可比拟的优势。
以太网由于其高传输速度、高效能、易于安装以及良好的兼容性而被广泛应用于商业系统。近年来,以太网进一步融入了自动化系统,使其成为分布式智能化操作的一部分,这就需要一个开放透明且通用的通信协议。
将以太网技能引入到工业操控领域,其优势十分显著:1. 以太网是一种完全开放和数字化的网络,它遵循不同的厂商设备可以轻松连接;2. 以太网能够实现无缝连接,从而形成企业级全开放管控一体化,如图2所示;3. 软硬件成本较低,因为已非常成熟,有多种软件开发环境和硬件设备供用户选择;4. 通讯速率高速,对应企业信息系统规划扩大及杂乱程度提升,对信息量需求增加,有时甚至需要音频视频数据传输,现在10M/100M快速以太网开始普及,千兆以太 网络技能也日益成熟,10G以 太 网正在研究,其速率远超现场总线;5 可持续发展潜力巨大,在瞬息万变的信息时代,企业生计与开展将高度依赖快速有效通讯管理网络,加强信息技能与通讯技能可持续向前发展。
然而,将以 太 网 进 入 工 业 控 制 领 域 也 有 一 些 困 难 主 要 包 括:1 实 时 性 问 题 - 以 太 网 采 用 的 CSMA/CD介质访问方法对实时性的要求很难满足,一条总线上挂多个节点平等竞争总线,不利于保证实时性能;2 对 工 业 环 境 的 适 应 与 可 靜 性 - 以 太 网 是 根 据 办 公 环 境 设 计 的 需 求 抗 干 扰 能 力 等 符 合 工 业 现 场 需 求;3 应 用 层 协议适用性问题 - 现有应用层标准并不适用于工控范畴现场设备间实时通讯;4 安全问题 - 在易燃易爆场所使用需考虑安全问题,并防止病毒黑客攻击;5 QOS(Quality of Service)问题 - 在工厂底层信号不仅包含数字模拟量,还包括Audio及低分辨率Video信号,需根据不同用户需求保证QOS。
尽管如此,由于不断进步的问题已经得到解决或部分解决。例如:
快速交换式Ehternet技术通过全双工通信避免CSMA/CD冲突并提供优先级机制,为更佳实时性能提供保障。
出产商针对不同环境设计抗干扰措施,使其更加符合工业需求。
用户可以根据需要增减TCP/IP协议栈,或制定符合工业要求的新协议。
设备出产商提供适合严苛环境中的器材,并加强安全措施如暗码加密防火墙等。
随着通信速度提升和协议完善,QOS问题也得到改善。
因此,无论是在哪个行业,以太網都顯現出了它強大的優勢,並且將會是未來工業自動化網絡技術發展中的重要组成部分。而对于那些恶劣条件下如汽车操控系统或者数控机床等特殊场景,以田總線仍然是首选,但未来可能会出现一种混合型操作系统,其中既有现场總線又有其他类型之網路。