所謂工業(yè)以太網(wǎng),一般來講是指技術(shù)上與商用以太網(wǎng)(即IEEE802.3標準)兼容,但在產(chǎn)品設(shè)計時,在材質(zhì)的選用、產(chǎn)品的強度、適用性以及實時性、可互操作性、可靠性、抗干擾性和本質(zhì)安全等方面能滿足工業(yè)現(xiàn)場的需要。
隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與普及推廣,Ethernet技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展,Ethernet傳輸速率的提高和Ethernet交換技術(shù)的發(fā)展,給解決Ethernet通信的非確定性問題帶來了希望,并使Ethernet全面應用于工業(yè)控制領(lǐng)域成為可能。目前工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展體現(xiàn)在以下幾個方面:
1.1 通信確定性與實時性
工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)不同于普通數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的最大特點在于它必須滿足控制作用對實時性的要求,即信號傳輸要足夠的快和滿足信號的確定性。實時控制往往要求對某些變量的數(shù)據(jù)準確定時刷新。由于Ethernet采用CSMA/CD碰撞檢測方式,網(wǎng)絡(luò)負荷較大時,網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牟淮_定性不能滿足工業(yè)控制的實時要求,因此傳統(tǒng)以太網(wǎng)技術(shù)難以滿足控制系統(tǒng)要求準確定時通信的實時性要求,一直被視為非確定性的網(wǎng)絡(luò)。
然而,快速以太網(wǎng)與交換式以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,給解決以太網(wǎng)的非確定性問題帶來了新的契機,使這一應用成為可能。首先,Ethernet的通信速率從10M、100M增大到如今的1000M、10G,在數(shù)據(jù)吞吐量相同的情況下,通信速率的提高意味著網(wǎng)絡(luò)負荷的減輕和網(wǎng)絡(luò)傳輸延時的減小,即網(wǎng)絡(luò)碰撞機率大大下降。其次,采用星型網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu),交換機將網(wǎng)絡(luò)劃分為若干個網(wǎng)段。Ethernet交換機由于具有數(shù)據(jù)存儲、轉(zhuǎn)發(fā)的功能,使各端口之間輸入和輸出的數(shù)據(jù)幀能夠得到緩沖,不再發(fā)生碰撞;同時交換機還可對網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行過濾,使每個網(wǎng)段內(nèi)節(jié)點間數(shù)據(jù)的傳輸只限在本地網(wǎng)段內(nèi)進行,而不需經(jīng)過主干網(wǎng),也不占用其它網(wǎng)段的帶寬,從而降低了所有網(wǎng)段和主干網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)負荷。再次,全雙工通信又使得端口間兩對雙絞線(或兩根光纖)上分別同時接收和發(fā)送報文幀,也不會發(fā)生沖突。因此,采用交換式集線器和全雙工通信,可使網(wǎng)絡(luò)上的沖突域不復存在(全雙工通信),或碰撞機率大大降低(半雙工),因此使Ethernet通信確定性和實時性大大提高。 1.2 穩(wěn)定性與可靠性
Ethernet進入工業(yè)控制領(lǐng)域的另一個主要問題是,它所用的接插件、集線器、交換機和電纜等均是為商用領(lǐng)域設(shè)計的,而未針對較惡劣的工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境來設(shè)計(如冗余直流電源輸入、高溫、低溫、防塵等),故商用網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品不能應用在有較高可靠性要求的惡劣工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境中。
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,上述問題正在迅速得到解決。為了解決在不間斷的工業(yè)應用領(lǐng)域,在極端條件下網(wǎng)絡(luò)也能穩(wěn)定工作的問題,美國Synergetic微系統(tǒng)公司和德國Hirschmann、JetterAG等公司專門開發(fā)和生產(chǎn)了導軌式集線器、交換機產(chǎn)品,安裝在標準DIN導軌上,并有冗余電源供電,接插件采用牢固的DB-9結(jié)構(gòu)。臺灣四零四科技(MoxaTechnologies)在2002年6月推出工業(yè)以太網(wǎng)產(chǎn)品—MOXAEtherDeviceServer(工業(yè)以太網(wǎng)設(shè)備服務(wù)器),特別設(shè)計用于連接工業(yè)應用中具有以太網(wǎng)絡(luò)接口的工業(yè)設(shè)備(如PLC、HMI、DCS系統(tǒng)等)。










