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工业以太网未来发展趋势及方向
2008/7/4/08:41  来源:德国赫思曼自动化与控制有限公

    随着时间的推移,工业以太网已经渐渐发展进入全球自动化的标准通信技术之列。虽然现场总线类似Profibus、Modbus和ControlNet仍然随处可见,但他们的重要性随着工业以太网的普及正在快速地降低。工业以太网为用户提供的优势是显而易见的:更高的效率、更多的功能和更高的适应性。这可以使得从管理级到现场级的数据通信采用统一的方式,反之亦然。没有了接口互不兼容的问题,就可以在整个公司网络中使用基于web标准的工具。

    目前工业以太网最主要的使用在管理层和控制层。并且藉由特殊的实时以太网技术,在运动控制应用中,可以满足响应时间少于1ms的应用要求。例如CIPsync,ProfiNetIRT和ETHERNETPowerlink都已实现了此类应用,因此实时性的问题可以被认为已经解决了。安全问题的状况也是相似的,基本问题是一个基于以太网传输的适当的安全协议,像是基于Profinet的Profisafe、基于EtherNet/IP的CIPSafety都即将投入实际应用。

    工业以太网络的防爆保护

    工业以太网已经被广泛地应用在工厂自动化中,而在过程控制领域,目前亟待解决的问题就是防爆保护。现在已经有支持Ex-Zone2的交换机。然而,实现Ex-Zone1的要求才是以太网深入进现场层的关键。昂贵的机柜已经不被用户看好,

    用户需要的是所谓本质安全的交换机。在保证以太网高速的同时,兼具本质安全的特性是这项技术的挑战所在。或许,第一台用双绞线连接的本质安全的交换机面世,还需要一段时间。但是,一旦这个技术得以实现,工业以太网在过程自动化领域中将扮演更加举足轻重的角色。

    未来网络拓扑结构

    在总线系统中,用户习惯把现场设备使用菊花链连接。因此,自动化厂商现在生产的以太网设备都兼容地支持菊花链技术,或者说,在现场设备上安装2个交换端口。但对比使用独立的工业以太网交换机,其交换成本却随着设备数量的增加而增加。另一个劣势是碰到流量突发时,以菊花链式连接的交换机吞吐量和带宽会受到限制,因为所有的用户不得不通过一条共同的线缆通信。环形连接的重要优势在于一方面减低了布线成本,另一方面能够提高链路可靠性,举例来说,当一处不能正常工作时,通信不受影响。因此必须根据应用和需求来决定到底哪种方式才是合适的。

    让交换机学习自动化语言

    大型的自动化厂商使用它们自己的基于以太网的应用协议,类似于EtherNet/IP,Profinet或Modbus/TCP。这些协议都支持标准的TCP/IP,所以这类应用中,标准的工业以太网交换机也可以使用。SNMP协议已被广泛使用于商用环境中,用于交换机的配置和诊断。然而,自动化中使用的配置工具不支持SNMP协议,因此很难用来配置相应的交换机。所以赫思曼公司开始让交换机学习自动化的语言,将来使用PLC、驱动设备或I/O来配置交换机都会成为可能。对用户来说最大的益处是可以用熟悉的自动化工具配置网络了,并且一张完整的材料单也可以被轻松地创建。

    安全增长的重要性

    自从工业以太网能够实现从管理级到现场级一致的数据传输,用户只需要掌握一种网络技术即可,同时,也提高了工作效率。

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