今天自動(dòng)化的產(chǎn)品必須要能夠擁有連入以太網(wǎng)的連通性實(shí)

1、自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)-工業(yè)以太網(wǎng)今天自動(dòng)化的產(chǎn)品必須要能夠擁有連入以太網(wǎng)的連通性。實(shí)際的問(wèn)題的是否通過(guò)因特網(wǎng)協(xié)議直接連入，還是通過(guò)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)間接的接入。以太網(wǎng)單獨(dú)并不能保證兩個(gè)設(shè)備可以互相通信。需要在應(yīng)用層具有兼容性。 當(dāng)幾十年前，以太網(wǎng)出現(xiàn)的時(shí)候，它在工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的用途被忽視了。但是隨著在自動(dòng)化環(huán)境中網(wǎng)絡(luò)使用的穩(wěn)定增長(zhǎng)和用于設(shè)備層聯(lián)網(wǎng)的可連如以太網(wǎng)的產(chǎn)品持續(xù)的發(fā)展。以太網(wǎng)迅速的成為一種通用的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)接口。 以太網(wǎng)對(duì)于所有IT部門(mén)和辦公環(huán)境都很熟悉。它可以容易的被安裝，維護(hù)，價(jià)格也是非常的便宜，并且容易使用。 在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，它最大的優(yōu)點(diǎn)就是它能有能力整個(gè)企業(yè)都標(biāo)準(zhǔn)化，從車(chē)間到會(huì)議室都能連入網(wǎng)絡(luò)，從世

2、界的任何地方，都可以向整個(gè)企業(yè)提供和訪問(wèn)數(shù)據(jù)。在過(guò)去的十年，有很多優(yōu)秀的特性被增加到以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)中，特別在準(zhǔn)確，快速，穩(wěn)定方面。現(xiàn)在已經(jīng)沒(méi)有任何疑問(wèn)，為什么以太網(wǎng)能用來(lái)建立確定的，開(kāi)放的和便宜的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)解決方案。傳統(tǒng)的工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備銷(xiāo)售企業(yè)明顯的意識(shí)到了以太網(wǎng)的流行。例如，羅克偉爾，西門(mén)子和其他的廠商都申明他們70-80%的自動(dòng)化產(chǎn)品都是可以連入以太網(wǎng)的。速度將不是問(wèn)題 以太網(wǎng)現(xiàn)是運(yùn)行在可屏蔽和不可屏蔽的雙絞線或著防電磁干擾的的光纖上的。通過(guò)傳統(tǒng)線攬運(yùn)行的速度在10Mbps到100Mbps之間。通過(guò)10/100Mbps之間自動(dòng)轉(zhuǎn)化是很普通的，提供最佳速度和服務(wù)，允許10Mbps和100Mbp

3、s的設(shè)備在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)里工作。越高的速度，降低了數(shù)據(jù)沖突的概率，因此丟失數(shù)據(jù)和傳輸延遲將不再是個(gè)問(wèn)題。對(duì)于大多數(shù)工廠自動(dòng)化應(yīng)用，100Mbps的以太網(wǎng)是足夠的了。今天，1Gbps的以太網(wǎng)已經(jīng)可用，10Gbps的正在出現(xiàn)。G級(jí)以太網(wǎng)的主要目的是為了構(gòu)件企業(yè)網(wǎng)的高速鏈路并且出現(xiàn)應(yīng)用在過(guò)程控制的DCS鏈路中。這就帶來(lái)了簡(jiǎn)單的可“量測(cè)性”-當(dāng)用戶(hù)想要速度快些時(shí)，他們只不過(guò)得到了一種昂貴的轉(zhuǎn)化。以太網(wǎng)在任何速度下的基本特性是當(dāng)下載時(shí)其平均傳輸速度以非線性的下降。另一些標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的基本問(wèn)題是怎樣提供冗余連接。所有這些解決方案都已經(jīng)出現(xiàn)，因?yàn)檫@是個(gè)商業(yè)的世界。但是它們是否能完全的解決工業(yè)上的問(wèn)題，則又一次取決

4、于應(yīng)用?？陀^現(xiàn)實(shí)是有一種完美的解決方案-IEEE802.12。它有能力提供冗余連接，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)里的任何一條鏈路或某個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)生故障時(shí)，使網(wǎng)絡(luò)里的設(shè)備自動(dòng)的容易的恢復(fù)連通性。毫無(wú)疑問(wèn)這需要更進(jìn)一步考慮一些嚴(yán)格的要求-例如安全系統(tǒng)。非確定性當(dāng)IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)在1980年代中期被采用的時(shí)候，以太網(wǎng)被認(rèn)為是不適合用在自動(dòng)控制領(lǐng)域的，因?yàn)樗牵ìF(xiàn)在仍然是）非確定性的。因?yàn)閿?shù)據(jù)在轉(zhuǎn)發(fā)的時(shí)候的沖撞和延遲，使得設(shè)備的反應(yīng)時(shí)間不能被保證。數(shù)據(jù)吞吐量很慢，并且網(wǎng)絡(luò)容易受到電磁干擾影響。以太網(wǎng)的非確定性現(xiàn)在已經(jīng)通過(guò)采用先進(jìn)的交換技術(shù)大量的降低了。這樣的技術(shù)能讓許多設(shè)備同時(shí)的在許多網(wǎng)絡(luò)線路上同時(shí)的傳輸和接受數(shù)據(jù)。

5、不像以太網(wǎng)集線器把所有的網(wǎng)絡(luò)端口橋接在一個(gè)公共點(diǎn)那樣，以太網(wǎng)交換機(jī)讓用戶(hù)從真實(shí)的局域網(wǎng)中分到一條線路。這一段里的設(shè)備成為本地工作組，使的本地?cái)?shù)據(jù)就在本地進(jìn)行交流。以太網(wǎng)交換還有一個(gè)很大的特點(diǎn)就是，擁有一個(gè)快速內(nèi)部主干網(wǎng)，它可以幫助消除數(shù)據(jù)包之的碰撞，從而減少丟包。越快的交換可以快速的交換網(wǎng)絡(luò)線路，因此，對(duì)一些異常事件如錯(cuò)誤傳達(dá)，掉電，設(shè)備損壞可以做出快速的反應(yīng)。利用交換機(jī)（網(wǎng)橋）可以把網(wǎng)絡(luò)從大量數(shù)據(jù)沖突中分離出來(lái)。價(jià)格也戲劇化的下降了。這導(dǎo)致了因特網(wǎng)的革命。交換機(jī)的每個(gè)端口設(shè)備都在它自己的沖突域里，同樣的，將不會(huì)有很多的數(shù)據(jù)沖突在連接交換機(jī)的兩個(gè)設(shè)備中發(fā)生。加上一些智能，也就是軟件或者是驅(qū)動(dòng)，

6、可以改進(jìn)交換機(jī)的服務(wù)質(zhì)量，增加隊(duì)列管理功能。通過(guò)給時(shí)間敏感的數(shù)據(jù)分配優(yōu)先權(quán)，智能的以太網(wǎng)交換機(jī)，可以提升在低優(yōu)先權(quán)數(shù)據(jù)之上的通訊量。這樣就保證了高優(yōu)先權(quán)數(shù)據(jù)通信的暢通，甚至是在網(wǎng)絡(luò)擁擠的情況下。交換機(jī)也同時(shí)擁有許多功能如：分類(lèi)，重新排序，報(bào)警，標(biāo)記，甚至當(dāng)應(yīng)用優(yōu)先權(quán)需要的時(shí)候，可以丟棄將要到來(lái)的數(shù)據(jù)的能力。協(xié)議 直到最近PLC與附屬設(shè)備或I/O端口通信，用的是幾個(gè)開(kāi)放或私有協(xié)議中的一個(gè)，例如Modbus,Profibus,ControNet/DeviceNet,Foundation Fieldbus和CANopen.由于它應(yīng)用的增長(zhǎng)，現(xiàn)在對(duì)于應(yīng)用以太網(wǎng)來(lái)作為鏈路層協(xié)議的興趣持續(xù)增長(zhǎng)，用以上的任

7、何一種協(xié)議的一種作為應(yīng)用層協(xié)議。 TCP/IP幾乎是以太網(wǎng)上應(yīng)用最廣泛的協(xié)議。它提供網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層的路由處理和真實(shí)的端到端的開(kāi)放系統(tǒng)互連。TCP/IP包含和維持一些眾所周知的因特網(wǎng)協(xié)議例如，F(xiàn)TP，SMTP和HTTP。不同的控制提供者應(yīng)用一種或多種這些協(xié)議。盡管他們自己不能提供全部過(guò)程控制世界里需要的功能。應(yīng)用層協(xié)議提供網(wǎng)絡(luò)上執(zhí)行的任務(wù)或命令的解釋定義。它消除在不同控制網(wǎng)絡(luò)里的差別。如果沒(méi)有一個(gè)確定的網(wǎng)絡(luò)控制標(biāo)準(zhǔn)，不同的生產(chǎn)廠家將提供在TCP之上的應(yīng)用層協(xié)議，來(lái)完成他們的任務(wù)。以太網(wǎng)/IP的優(yōu)點(diǎn)是基于DeviceNet/ControNet 的控制與信息協(xié)議（CIP），應(yīng)許在沒(méi)有設(shè)備生產(chǎn)廠家的專(zhuān)

8、業(yè)軟件的情況下，順利的訪問(wèn)工廠車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)的可編程邏輯控制器（PLC）。進(jìn)一步說(shuō)，這種兼容的訪問(wèn)技術(shù)，可以應(yīng)用在現(xiàn)有的車(chē)間設(shè)備里和過(guò)程控制的環(huán)境下。一些現(xiàn)場(chǎng)總線的制造商最近更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)到了以太網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)，和物理層相關(guān)，充裕的帶寬，超過(guò)100MB/S的以太網(wǎng)的網(wǎng)速，比起大多數(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線的12MB/S要高的多。對(duì)于工廠自動(dòng)化和嵌入式控制來(lái)說(shuō)，真正的挑戰(zhàn)不是選擇一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，而是取決于選擇多種，為了最佳的適應(yīng)于不同專(zhuān)業(yè)應(yīng)用要求。如果當(dāng)專(zhuān)業(yè)要求變化時(shí)，應(yīng)用軟件可以重新使用，這對(duì)于投資者，將是個(gè)不錯(cuò)的主義。要使這些變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，則需要一個(gè)通用的數(shù)據(jù)格式，使應(yīng)用軟件從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)過(guò)渡到另一個(gè)時(shí)，能順利轉(zhuǎn)化。任何需要

9、在不同私有設(shè)備之間工作的人，都會(huì)歡迎基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線 HSE標(biāo)準(zhǔn)。在系統(tǒng)間與信號(hào)和狀態(tài)相關(guān)的任務(wù)，仍然是冗長(zhǎng)的，費(fèi)時(shí)的，容易出錯(cuò)，難于確定故障和維護(hù)。H1標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)勢(shì)在于，通訊的測(cè)量，信號(hào)狀態(tài)，工程單位和出錯(cuò)報(bào)警是同一格式的和獨(dú)立于設(shè)備制造商的，現(xiàn)在HSE已經(jīng)在過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)里得到里應(yīng)用。H1是設(shè)備級(jí)的總線技術(shù)用于大量的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，如變送器，分析器，控制器，電子調(diào)節(jié)器和信號(hào)調(diào)節(jié)器。然而，H1技術(shù)不適用于遠(yuǎn)程I/O和控制網(wǎng)絡(luò)，因此無(wú)法在一些設(shè)備里找到它的身影，如變速控制器，電動(dòng)機(jī)控制中心，遠(yuǎn)程I/O子系統(tǒng)和流體計(jì)算機(jī)。這就使一些要求加入到總線技術(shù)中，出現(xiàn)了可以用于變速設(shè)備，遠(yuǎn)程I/O的DeviceNe或

10、是Profibus DP，例如大容量離散I/O?；旌峡偩€技術(shù)可以用在打多數(shù)控制系統(tǒng)。然而，與一種總線技術(shù)比起來(lái)，提供混合總線技術(shù)要復(fù)雜的多。IP的成長(zhǎng) 因特網(wǎng)的快速發(fā)展和其采用的IP協(xié)議，使IP成為全球企業(yè)網(wǎng)絡(luò)國(guó)際互連網(wǎng)和企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)，必不可少的。IP技術(shù)和它背后的市場(chǎng)力量使它呈現(xiàn)出巨大的潛力去適應(yīng)和開(kāi)發(fā)新的網(wǎng)絡(luò)和通訊技術(shù)正如它已經(jīng)顯現(xiàn)出來(lái)的。因特網(wǎng)有力的證明了IP網(wǎng)絡(luò)的可行性。同樣，安全性的解決方案也正在顯現(xiàn)出來(lái)，已滿(mǎn)足更廣泛的需要，如加密，數(shù)字簽名，證書(shū)等。TCP/IP，被用在大多數(shù)的電腦平臺(tái)上，并且被普遍嵌入在微軟公司的WINDOWS操作系統(tǒng)里。幾乎所有的操作系統(tǒng)-計(jì)算機(jī)和嵌入式（實(shí)時(shí)操作

11、系統(tǒng)）都支持TCP/IP協(xié)議棧。以太網(wǎng)最主要的優(yōu)勢(shì)是通過(guò)TCP/IP可以溝通企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)-工廠內(nèi)的商業(yè)網(wǎng)絡(luò)和因特網(wǎng)-在工廠之間連接的網(wǎng)絡(luò)。幾乎可以確定的是控制設(shè)備肯定擁有以太網(wǎng)的良好連通性。因?yàn)樵O(shè)備可以直接的或間接的接入以太網(wǎng)，也就是說(shuō)，通過(guò)某中已經(jīng)建立的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)連入。關(guān)鍵點(diǎn)在于是TCP/IP自身并不能保證兩個(gè)設(shè)備能互相通信。這需要應(yīng)用層的兼容性。在商業(yè)世界里，例如分件傳輸（FTP），遠(yuǎn)程登入（Telnet）,電子郵件（SMTP）和其他的一些普通服務(wù)已經(jīng)建立起來(lái)了。我們需要在工業(yè)的世界里也建立起相似的解決方案。想象下這中情景：一些設(shè)備被連接到以太網(wǎng)上，但是因?yàn)樗麄冊(cè)趹?yīng)用層上的不兼容，它們不能互相的通信。只有讓用戶(hù)明白，TCP/IP單獨(dú)并不能保證兩個(gè)設(shè)備之間的通信。才能迫使有著良好前景的，像IEEE1451這樣的可能的解決方案，被用于實(shí)際?，F(xiàn)在普遍流行的現(xiàn)場(chǎng)