時(shí)間:2014-08-06 10:14:24來源:深圳市億維自動(dòng)化技術(shù)有限公司
工業(yè)以太網(wǎng)即在工業(yè)領(lǐng)域使用的以太網(wǎng),一般是數(shù)據(jù)鏈路層和物理層使用目前商用以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn),而應(yīng)用層被各個(gè)廠家重新定義,如西門子PROFINET,貝加萊POWERLINK等,為的是使以太網(wǎng)具有實(shí)時(shí)傳輸?shù)男阅埽m合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的使用要求。而商用以太網(wǎng)是以辦公自動(dòng)化為目標(biāo)設(shè)計(jì)的,并不完全符合工業(yè)環(huán)境和標(biāo)準(zhǔn)的要求。二者的區(qū)別如下:
1、通信的確定性
工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)不同于普通數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的最大特點(diǎn)在于它必須滿足控制作用對(duì)實(shí)時(shí)性的要求,即信號(hào)傳輸要足夠快和滿足信號(hào)的確定性。實(shí)時(shí)控制往往要求對(duì)某些變量的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確定時(shí)刷新。由于以太網(wǎng)采用CSMA/CD方式,網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷較大時(shí),網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牟淮_定性不能滿足工業(yè)控制的實(shí)時(shí)要求,故傳統(tǒng)以太網(wǎng)技術(shù)難以滿足控制系統(tǒng)要求準(zhǔn)確定時(shí)通信的實(shí)時(shí)性要求,一直被視為“非確定性”的網(wǎng)絡(luò)。
2、通信的實(shí)時(shí)性
在工業(yè)控制系統(tǒng)中,實(shí)時(shí)可定義為系統(tǒng)對(duì)某事件的反應(yīng)時(shí)間的可測(cè)性。也就是說,在一個(gè)事件發(fā)生后,系統(tǒng)必須在一個(gè)可以準(zhǔn)確預(yù)見的時(shí)間范圍內(nèi)做出反映。然而,工業(yè)上對(duì)數(shù)據(jù)的傳遞的實(shí)時(shí)性要求十分嚴(yán)格,往往數(shù)據(jù)的更新是在數(shù)十ms內(nèi)完成的。而同樣由于以太網(wǎng)存在的CSMA/CD機(jī)制,當(dāng)發(fā)生沖突的時(shí)候,就得重發(fā)數(shù)據(jù),最多可以嘗試16次之多。很明顯這種解決沖突的機(jī)制是以付出時(shí)間為代價(jià)的。而且一但出現(xiàn)掉線,那怕是僅僅幾秒種的時(shí)間,就有可能造成整個(gè)生產(chǎn)的停止甚至是設(shè)備,人身安全事故。
3、高穩(wěn)定性與可靠性
傳統(tǒng)的以太網(wǎng)在設(shè)計(jì)之初并不是為工業(yè)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的,沒有考慮工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的惡劣的工況,嚴(yán)重的線間干擾以及機(jī)械、氣候、塵埃等條件的惡劣,而且以太網(wǎng)的抗干擾(EMI)性能非常差,應(yīng)用于危險(xiǎn)場(chǎng)合時(shí),不具備本質(zhì)安全性能。因此對(duì)設(shè)備的工業(yè)可靠性提出了更高的要求。同時(shí)在生產(chǎn)環(huán)境中工業(yè)網(wǎng)絡(luò)必須具備較好的可靠性,可恢復(fù)性,以及可維護(hù)性。即保證一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中任何組件發(fā)生故障時(shí),不會(huì)導(dǎo)致應(yīng)用程序,操作系統(tǒng),甚至網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的崩潰和癱瘓。
4、安全性
在工業(yè)生產(chǎn)過程中,很多現(xiàn)場(chǎng)不可避免地存在易燃、易爆或有毒氣體等,對(duì)應(yīng)用于這些工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的智能裝置以及通信設(shè)備,都必須采取一定的防爆技術(shù)措施來保證工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的安全生產(chǎn)。在目前技術(shù)條件下,對(duì)以太網(wǎng)系統(tǒng)采用隔爆、防爆的措施比較可行,即通過對(duì)Ethernet現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備采取增安、氣密、澆封等隔爆措施,使現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備本身的故障產(chǎn)生的點(diǎn)火能量不外泄,以保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。對(duì)于沒有嚴(yán)格的本安要求的非危險(xiǎn)場(chǎng)合,則可以不考慮復(fù)雜的防爆措施。(今天的轉(zhuǎn)發(fā)暗號(hào):億維公司口號(hào):信賴,源自品質(zhì);信任,鑄就品牌)
工業(yè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全是工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用必須考慮的另一個(gè)安全性問題。工業(yè)以太網(wǎng)可以將企業(yè)傳統(tǒng)的三層網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),即信息管理層、過程監(jiān)控層、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層,合成一體,使數(shù)據(jù)的傳輸速率更快、實(shí)時(shí)性更高,并可與Internet無縫集成,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享,提高工廠的運(yùn)作效率。但同時(shí)也引人了一系列的網(wǎng)絡(luò)安全向題,工業(yè)網(wǎng)絡(luò)可能會(huì)受到包括病毒感染、黑客的非法入侵與非法操作等網(wǎng)絡(luò)安全威脅。
5、總線供電問題
總線供電(或稱總線饋電)是指連接到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的線纜不僅傳輸數(shù)據(jù)信號(hào),還能給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備提供工作電源。以太網(wǎng)從設(shè)計(jì)之初就沒有考慮到這一問題,而工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)存在著大量的總線供電需求。
正因?yàn)橛幸陨现T多問題,普通的商用以太網(wǎng)是不能夠直接用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的控制的。為了解決這些問題工業(yè)以太網(wǎng)便應(yīng)運(yùn)而生。
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