一、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線解決方案——現(xiàn)場(chǎng)總線的冗余、容錯(cuò)結(jié)構(gòu) 各種現(xiàn)場(chǎng)總線，諸如Profibus、FIP、WorldFIP、Modbus Plus或Genius Bus等，它們的通信等級(jí)一般都最接近于控制過程，因此有最嚴(yán)格的實(shí)時(shí)性和可靠性要求?，F(xiàn)場(chǎng)總線也有各種各樣的冗余概念。在大多數(shù)應(yīng)用中，冗余環(huán)結(jié)構(gòu)是最經(jīng)濟(jì)的。與物理層、控制器和I/O的完全雙冗余相比，超級(jí)冗余環(huán)（HIPER-Ring）以相當(dāng)?shù)偷某杀敬蟠筇岣吡斯S設(shè)備的可靠性。例如，如果聯(lián)接的線纜發(fā)生一處故障，環(huán)形結(jié)構(gòu)將轉(zhuǎn)換為通信功能相同的總線結(jié)構(gòu)，從而排除這一故障的影響。通常用戶在應(yīng)用級(jí)不會(huì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)網(wǎng)絡(luò)重組過程。因此，我們的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供了一個(gè)故障信號(hào)觸點(diǎn)以通知服務(wù)和維護(hù)人員發(fā)生報(bào)警。 線路故障時(shí)的網(wǎng)絡(luò)重組時(shí)間只在數(shù)條信息的數(shù)量級(jí)——這是通過每個(gè)光纖模塊對(duì)于環(huán)的連續(xù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)的，而無(wú)需具有特殊設(shè)置的控制單元。 二、工業(yè)以太網(wǎng)解決方案——以太網(wǎng)冗余容錯(cuò)結(jié)構(gòu) 以太網(wǎng)在過去很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)被認(rèn)為不適合工業(yè)應(yīng)用。目前以太網(wǎng)正處在它的第二次革命過程中，它以風(fēng)暴般的速度迅速占領(lǐng)了自動(dòng)化市場(chǎng)。如今的以太網(wǎng)與25年前的CSMA/CD（載波偵聽多路訪問/沖突檢測(cè)）已經(jīng)沒有太多的聯(lián)系，可以完不猶豫地采用“實(shí)時(shí)性”這樣的術(shù)語(yǔ)對(duì)它加以描述。即使傳統(tǒng)的總線結(jié)構(gòu)，過去因?yàn)楦骶W(wǎng)絡(luò)設(shè)備分享帶寬并因此不可避免地產(chǎn)生瓶頸和沖突，現(xiàn)在也可以用于現(xiàn)代工業(yè)網(wǎng)絡(luò)。 傳統(tǒng)的以太網(wǎng)需要最多1.2毫秒才能傳輸1518個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)包；而快速以太網(wǎng)的傳輸時(shí)間僅為120微秒。如果采用千兆以太網(wǎng)，則可將傳輸時(shí)間減少到12微秒。以太網(wǎng)的發(fā)展還遠(yuǎn)沒有結(jié)束。從2002年6月13日起，IEEE已經(jīng)開始規(guī)劃10G的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)——IEEE802.3ae。 三、今天以太網(wǎng)成功的基石——快速以太網(wǎng)和交換技術(shù) 現(xiàn)代以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，比如交換、全雙工傳輸、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)優(yōu)先級(jí)、帶寬從10Mbps到100Mbps甚至1000Mbps的發(fā)展，使以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)成為透明的工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的首要選擇。 快速以太網(wǎng)被廣泛接受的一個(gè)主要原因是它與以太網(wǎng)的極大相似性。實(shí)質(zhì)上，快速以太網(wǎng)是基于以太網(wǎng)的雙絞線標(biāo)準(zhǔn)（10Base-T）之上發(fā)展起來(lái)的，但是傳輸速度為后者的10倍，達(dá)到了100Mbps。而且在大多數(shù)情況上，仍然可以延用現(xiàn)有的布線。 交換技術(shù)的引入使將網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)沖突域成為可能。這樣點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸意味著不再有沖突。交換機(jī)可以學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備的地址并將數(shù)據(jù)只傳輸?shù)叫枰牡胤?，從而大大降低了網(wǎng)絡(luò)上的流量。因此可以根據(jù)需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行擴(kuò)展，兩臺(tái)交換機(jī)之間的傳輸距離，采用多模光纖可以達(dá)到4km，而采用單模光纖可以達(dá)到100km。此外，全雙工工作方式實(shí)際上將帶寬擴(kuò)大為原來(lái)的兩倍（發(fā)送和接收同時(shí)進(jìn)行）。交換機(jī)也使10Mbps和100Mbps技術(shù)相結(jié)合成為可能。快速以太網(wǎng)交換技術(shù)的另一個(gè)成功因素在于它可以逐漸采用新的技術(shù)，換句話說(shuō)，不必一次改變整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，可以一點(diǎn)一點(diǎn)將傳統(tǒng)的以太網(wǎng)移植到100Mbps快速以太網(wǎng)。 工業(yè)自動(dòng)化的現(xiàn)代概念越來(lái)越多地要求新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)必須滿足現(xiàn)有的對(duì)魯棒性，尤其是可靠性方面的特殊需求。網(wǎng)絡(luò)可靠性也因而成為新網(wǎng)絡(luò)方案被接受的主要因素。對(duì)于企業(yè)管理者來(lái)說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)故障造成的生產(chǎn)停頓代價(jià)高昂，因此需要一個(gè)可靠而且容錯(cuò)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 采用以太網(wǎng)交換技術(shù)，將網(wǎng)絡(luò)故障限制在個(gè)別的子網(wǎng)段范圍以內(nèi)，赫斯曼采用抗干擾的光纖介質(zhì)和集成的冗余機(jī)制提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性，從而為生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供了保障。 過去由于沒有其它方法，冗余網(wǎng)絡(luò)大多采用雙總線方式予以實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)在以太網(wǎng)和交換技術(shù)使建立簡(jiǎn)單的冗余環(huán)成為可能。僅需要在總線網(wǎng)絡(luò)的兩端之間增加一條連接就可以實(shí)現(xiàn)高效高性價(jià)比的冗余了。 四、赫斯曼的冗余等級(jí) 赫斯曼的HUB和交換機(jī)可以構(gòu)成環(huán)形結(jié)構(gòu)用于要求高實(shí)時(shí)性高數(shù)據(jù)傳輸可靠性的場(chǎng)合。網(wǎng)絡(luò)的冗余機(jī)制能夠檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)故障并瞬時(shí)激活備用系統(tǒng)，使傳輸介質(zhì)發(fā)生故障時(shí)網(wǎng)絡(luò)亦能正常工作。 擁有專利的共享以太網(wǎng)環(huán) 赫斯曼的HUB系統(tǒng)可以用于建立環(huán)形結(jié)構(gòu)的共享以太網(wǎng)，在發(fā)生多處故障的情況下網(wǎng)絡(luò)也可以保持完全的可操作性。赫斯曼的HUB具有一項(xiàng)特殊功能，當(dāng)鏈路發(fā)生故障時(shí)，能在20毫秒時(shí)間內(nèi)切換到冗余連接。 五、交換式快速以太網(wǎng)冗余環(huán) 赫斯曼工業(yè)級(jí)卡軌系列交換機(jī)（RS2-XX/XX和MICE系列）允許形成封閉的“總線”結(jié)構(gòu)，從而形成圖3、4、5所示的冗余環(huán)。工業(yè)級(jí)卡軌系列交換機(jī)（RS2-XX/XX和MICE系列）的一個(gè)重要功能是內(nèi)置了冗余管理器，支持超級(jí)冗余環(huán)。如果發(fā)生連接故障時(shí)，環(huán)形結(jié)構(gòu)可以在小于300毫秒的時(shí)間內(nèi)切換成具有全部傳輸能力的總線結(jié)構(gòu)，并且在環(huán)上最多可有50臺(tái)交換機(jī)。對(duì)于較小規(guī)模的環(huán)，切換時(shí)間要更快。赫斯曼的這一特點(diǎn)保證了網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)的可靠性，并且可以很容易地實(shí)現(xiàn)，性價(jià)比很高。