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UniMAT億維:工業(yè)以太網(wǎng)和商用以太網(wǎng)的區(qū)別

時間:2014-08-06 10:14:24來源:深圳市億維自動化技術(shù)有限公司

導語:?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)的標準,而應(yīng)用層被各個廠家重新定義,如西門子PROFINET,貝加萊POWERLINK等,為的是使以太網(wǎng)具有實時傳輸?shù)男阅埽m合工業(yè)現(xiàn)場的使用要求。

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)的標準,而應(yīng)用層被各個廠家重新定義,如西門子PROFINET,貝加萊POWERLINK等,為的是使以太網(wǎng)具有實時傳輸?shù)男阅?,更適合工業(yè)現(xiàn)場的使用要求。而商用以太網(wǎng)是以辦公自動化為目標設(shè)計的,并不完全符合工業(yè)環(huán)境和標準的要求。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。由于以太網(wǎng)采用CSMA/CD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,故傳統(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)。

2、通信的實時性

在工業(yè)控制系統(tǒng)中,實時可定義為系統(tǒng)對某事件的反應(yīng)時間的可測性。也就是說,在一個事件發(fā)生后,系統(tǒng)必須在一個可以準確預(yù)見的時間范圍內(nèi)做出反映。然而,工業(yè)上對數(shù)據(jù)的傳遞的實時性要求十分嚴格,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機制,當發(fā)生沖突的時候,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制是以付出時間為代價的。而且一但出現(xiàn)掉線,那怕是僅僅幾秒種的時間,就有可能造成整個生產(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)計之初并不是為工業(yè)應(yīng)用而設(shè)計的,沒有考慮工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境的惡劣的工況,嚴重的線間干擾以及機械、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)用于危險場合時,不具備本質(zhì)安全性能。因此對設(shè)備的工業(yè)可靠性提出了更高的要求。同時在生產(chǎn)環(huán)境中工業(yè)網(wǎng)絡(luò)必須具備較好的可靠性,可恢復性,以及可維護性。即保證一個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中任何組件發(fā)生故障時,不會導致應(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)場不可避免地存在易燃、易爆或有毒氣體等,對應(yīng)用于這些工業(yè)現(xiàn)場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)場的安全生產(chǎn)。在目前技術(shù)條件下,對以太網(wǎng)系統(tǒng)采用隔爆、防爆的措施比較可行,即通過對Ethernet現(xiàn)場設(shè)備采取增安、氣密、澆封等隔爆措施,使現(xiàn)場設(shè)備本身的故障產(chǎn)生的點火能量不外泄,以保證系統(tǒng)運行的安全性。對于沒有嚴格的本安要求的非危險場合,則可以不考慮復雜的防爆措施。(今天的轉(zhuǎn)發(fā)暗號:億維公司口號: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)場設(shè)備層,合成一體,使數(shù)據(jù)的傳輸速率更快、實時性更高,并可與Internet無縫集成,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享,提高工廠的運作效率。但同時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)場設(shè)備的線纜不僅傳輸數(shù)據(jù)信號,還能給現(xiàn)場設(shè)備提供工作電源。以太網(wǎng)從設(shè)計之初就沒有考慮到這一問題,而工業(yè)現(xiàn)場存在著大量的總線供電需求。

正因為有以上諸多問題,普通的商用以太網(wǎng)是不能夠直接用于工業(yè)現(xiàn)場的控制的。為了解決這些問題工業(yè)以太網(wǎng)便應(yīng)運而生。

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