什么促使了以太网的工业化

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• 摘要：目前工业应用中的趋势是要求越来越多的工业设备装配有以太网接口。然而，用户发现当把以太网从有着良好控制的办公室环境转移到更热或者无法进行预料的工厂环境中，如今市场上的廉价的商用以太网不能简单的满足对可靠性有很高要求的工业应用需要。这就意味着这么多类型的应用需要 一个更新的，更可靠的网络设备。

简介
目前工业应用中的趋势是要求越来越多的工业设备装配有以太网接口。然而，用户发现当把以太网从有着良好控制的办公室环境转移到更热或者无法进行预料的工厂环境中，如今市场上的廉价的商用以太网不能简单的满足对可靠性有很高要求的工业应用需要。这就意味着这么多类型的应用需要 一个更新的，更可靠的网络设备。

工业以太网——工业通讯和工业自动化应用中最流行的趋势
最终的用户们需要真正的以太网产品
以太网的“工业化”将向什么方向发展


工业以太网——工业通讯和工业自动化应用中最流行的趋势
首先，大多数的PLC和DCS制造厂商，如： Honeywell, Modicon, Fisher, FOXBORO, ABB, 和Siemens现在都生产了带内建以太网接口的产品，并且许多标准组织和团体正在介绍和推广工业以太网协议（ Ethernet IP），这些都将允许上述的工业控制设备在同一个应用中整合起来。

工业以太网正在逐渐的替代所有的控制网络
从用户的观点来看，以太网的最大的优点就是，它是基于开放的标准，特点是为所有的PC共享。通过选择以太网和以太网产品，用户就不必再担心被产品制造商的特有协议结构所绑定。这就充分的简化了用户的任务，因为许多不同类型的设备可以简单的把它们插入到相同的以太网LAN就可以实现相互连接。另外，以太网再办公环境中已经普遍使用，并且提供了许多有用的服务，如： e-mail, FTP和 web浏览，这些都为用户所熟悉。将这些服务应用到工业控制网络，让客户处于领先地位，因为他们不需要花费更多的时间来学习新的应用技术。这同样意味着，培训费用将会减少，开发时间将会加快，因为系统开发者已经对以太网应用软件的开发已经很熟悉了。

以太网再工业自动化应用中已经相当普遍
因为以太网是个开放的标准，与其他的专有控制网络相比较，在将来的技术发展中将提供更多的支持，并且增加了您的系统的灵活性。举一个简单的例子 ，考虑到以太网的速度稳步增长的事实，从目前标准的10Mbps，到100Mbps，甚至到1Gbps；实际上，10Gbps的标准马上就要建立起来了。从目前和将来的应用来看，您都可以放心，有足够的带宽让您使用。

当系统的开发者在办公室中也使用相同的以太网协议，整个系统将会把中央MIS信息网络和工厂的设备控制网络连接起来。有了这种类型的安装，从以太网获得的远程的实时分析信息将不再是一个梦想。

上面提到的因素突出了在应用层使用以太网的好处。然而，一个仔细的系统开发者知道典型的商用以太网设备不能完全满足工业通信的需求。


最终的用户们需要的是真正的以太网产品
在工业自动化中使用以太网的想法，多年前就开始讨论了。然而，当时主要是通过以太网的HUB将设备连接到以太网，但是这种设备太基本了而不能应用在工业场合。有件事情，因为在半双工接口（通过CSMA/CD）下传输数据的效率比较低，很难提供工业通信所需要的实时的数据传输，故此以太网没有被工业所广泛接受。 但是通过使用更加成熟的以太网交换机技术，这个问题就可以解决了。以太网交换机将数据包冲撞的机会从更本上减少到零。就这个事实大大减少了用户关于实时数据传输和效率的疑问。但是其他的特性对在工业应用中使用以太网交换机来说，仍然是必须的。

对工业应用来说，我们都知道控制设备必须可靠的工作在极端的温度条件下。问题在于商用以太网设备不能满足这个最基本的要求。事实上，这是将商用以太网设备使用在工业环境中的最明显的一个缺点，为工业自动化系统的可靠性提出一个主要的问题。避免这个问题的一个方法是将商用以太网设备安装在气温可控制的区域里， 并且从每个设备的后部连接到现场层进行布线，这样会带来不方便，并且从布线角度来说，也不经济。然而，一个好的工业以太网交换机应该保证在极端的环境温度范围中可靠的工作（例如： 0°C to 70°C 满足工业标准），让它能够方便的安装在恶劣的工业环境中。然后可以与 PLCs, IPCs, 以太网I/O 设备和其他的工业仪器仪表进行连接，减少接线的数量，帮您节约投资和人力消耗。

另外一个需要考虑的重要事项是，系统开发者在工业应用中采用的冗余电源备份的效用。实际上，从安全的重要性出发，许多系统都采用了冗余电源输入，从变电站到许多front-end设备（如UPS系统）。甚至小规模的或者简单的远程工作站都装配有基本的电源保护，而在过去，这种选择仅仅使用在高端的商用交换机上。基于这些考虑，一个好的工业以太网交换机将设计有内建的冗余电源输入，为整个系统提供完整的电源保护。

还有一个需要考虑的因素是，商用交换机的外壳和机械尺寸不是根据工业标准来设计的。大多数的商用交换机设计满足典型的19"机架， 并且使用的是一定数量的塑料作为结构，不能在高温和高冲击的环境下工作。这就意味着普通的商用交换机必须装备有特殊设计的工业外壳。此外，交换机如果是在室外使用，您需要增加一个额外的保护箱或者大的包装盒。这都会增加投资，并且在工作点建立系统也会很麻烦。

工业以太网交换机应该支持标准的DIN-Rail导轨式安装
当谈到通用的商用交换机的时候，认识到为了降低费用和简化设计，商用的交换机使用了通用的，廉价的芯片和低质量的元器件这点是非常重要的。 例如，商用交换机使用了风扇来避免高温的问题，带来了过低的MTBF（无故障运行时间），这对商用交换机来说只有2到3年。实际上，在办公室里以太网交换机3分钟的故障可以作为一个微小的不便而被忽略，但是在工厂环境中，同样3分钟的断线却可能给生产过程和系统的完整性带来巨大的危害 。


以太网的“工业化”将向什么方向发展
从应用角度来说，我们都知道工业环境完全不同于商业环境， 使用在两种不同环境下的相似的产品有着不同的特性和规格。在这点上，我们可以指出一些重要的因素 。首先就是可靠性，这毫无疑问是工业应用中的最重要的核心问题。底线是当工厂中重要的设备故障时，公司将损失金钱或者工人将受到伤害。另外需要考虑的因素是阻止非法的存取，实现更高的安全性能，发现故障的软件用来定位网络连接的故障，并且按照优先级来控制重要的数据传输。将来，我们在工业以太网产品中会看到更多的 “工业型的功能”。

发布时间：2003年11月24日 0:00  人气：  

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