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工业操控网络的发展历程
随着信息技术的飞速进步和工业自动化对网络功能要求的不断提高,工业操控网络承担的工作越来越重。与数据信息网络不同,工业操控领域需要一种高速、廉价、实时性好、稳定性高且具有开放性的网络。以太网(Ethernet)技能支持几乎所有的网络协议,因此在数据信息网络中得到广泛应用,其优点包括传输速度快、能耗低、安装便捷兼容性好等。
近年来,以太网逐渐进入了工业操控领域,形成了新的以太网控制网络技能。这种技能是由TCP/IP协议为基础构建,是一个全开放,全数字化、高效率、高可靠性的通信系统。
以太网在工控中的应用优势:
全开放:遵循开放标准,可以方便地实现不同厂商设备之间的互联。
高速通信:能够满足企业级管控一体化需求,如图2所示。
成本效益:由于技术成熟,软硬件成本较低,有多种软件开发环境和硬件设备供用户选择。
实时性能:能够提供快速传输服务,比如10M/100M/千兆以太网开始广泛应用,10G以太网也正在研发,其速度比目前现场总线快很多。
可持续发展潜力大:适应迅猛变化的信息时代,对于企业来说将是一个非常有价值的手段。
尽管如此,以太网在工控领域存在一些问题:
实时性问题:
工业上对数据传递实时性要求极高,但以太网使用非实时CSMA/CD介质访问方法,不利于满足这个要求。
当出现冲突,它会重发数据,最多尝试16次,这样做牺牲了时间精确度。
适应性与可靠性:
以太网设计初期并不是从工厂环境出发,因此在恶劣条件下可能会降低其可靠性。
应用层协议:
现有的应用层规范不完全适用于现场设备之间实时通讯需求。
实质安全和网络安全:
在易燃易爆风险作业场所需考虑实质安全问题,同时可能面临病毒或黑客攻击等威胁。
为了解决这些问题,一些交流式以太网技能被提出,它们通过全双工通讯避免了CSMA/CD中的碰撞,从而改善了负载较重时候的问题。此外,还有其他技术手段和规范正在被研究,为Industrial Ethernet带来更好的性能保障。