工业以太网替换现场总线的开展驱动力.docx

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1、工业以太网替换现场总线的开展驱动力研发。EtherCAT为系统的实时性能和拓扑的灵敏性树立了新的标准，同时，它还符合甚至降低了现场总线的使用本钱。EtherCAT的特点还包括高精度设备同步，可选线缆冗余，和功能性平安协议(SIL3)。根据从站设备的实现方式，可将工业以太网分为三个类型：第一类：采用通用硬件和标准TCP/IP协议。Modbus/TCP、PROFInet/CbA、Ethernet/IP均采用这种方式。使用标准TCP/IP协议和通用以太网控制器，所有的实时数据如经过数据和非实时数据如参数配置数据均通过TCP/IP协议传输。其优点是本钱低廉，实现方便，完全兼容标准以太网。在详细实现中某

2、些产品可能通过更改或者优化TCP/IP协议以获得更好的性能，但实时性始终受到底层构造的限制。图1采用通用硬件和标准TCP/IP协议第二类：采用通用硬件和定义实时数据传输协议。EthernetPowerlink、PROFInet/RT采用这种方式。采用通用以太网控制器但不使用TCP/IP协议来传输实时数据，而是定义了一种专用的包含实时层的实时数据传输协议，用来传输对实时性要求很高的数据，TCP/IP协议栈可能仍然存在，用来传输非实时数据，但是其对以太网的读取受到实时层的限制，以进步实时性能。这种构造的优点是实时性较强，硬件与通用以太网兼容。图2采用通用硬件和定义实时数据传输协议第三类：采用专用硬

3、件和自定义实时数据传输协议。EtherCAT、PROFInet/IRT、SERCOS-III采用这种方式。这种方式在第二类的根底上使用专有以太网控制器以进一步优化性能。其优点是实时性强，缺点是本钱较高，需使用专有协议芯片、交换机等。图3采用专用硬件和自定义实时数据传输协议工业以太网替换现场总线的驱动力随着智能工厂的推进与施行，企业对构建统一的工业通讯网络有着特别迫切的应用需求。但由于目前工业现场总线标准种类繁多且互不兼容，不同标准的控制器之间不能实现数据传输，网络通讯协议的不一致使得自动化信息孤岛广泛存在，这对企业构建互联互通、虚实交融的智能工厂造成了不可逾越的障碍。同时这成为推开工业以太网替

4、换现场总线的主要驱动力。笔者以为，随着工业以太网技术的逐渐成熟，工业以太网将会局部替换现场总线成为工业控制网络通讯的主流，第一，推动业务治理系统与工业自动化系统之间的数据对接已经成为智能工厂施行的关键一步。工业以太网作为一种效率更高、通用性更强的网络通讯标准，为推动构建互连互通，以及具有更好互操纵性的透明一体化工业控制网络提供动力。第二，现场总线由于缺乏对诸如语音、图像等新数据类型的支撑才能，使得现场总线技术无法知足日益智能化的工业应用需求。工业以太网本身就是基于TCP/IP协议，在带宽、数据类型支持以及非机构化数据的通讯方面有着现场总线无法匹敌的上风。第三，普遍以为，由于以太网的数据传输采用

5、CSMA/CD碰撞检测方式，网络负荷较大时不能知足工业数据传输的实时性要求。但是随着更快的光纤正在逐步替换线缆，网络带宽的大幅提升能进步数据传输的实时性。同时，工业厂商也通过在以太网中参加实时数据传输协议来提升以太网对工业数据的实时传输才能。第四，为保证工业以太网在震动、灰尘、潮湿等恶劣工业环境下可靠稳定运行，工业设备厂商正在为此专门开发和消费工业以太网交换机等产品，安装在标准din导轨上并有冗余电源供电。为进步网络抗干扰才能，主干网可采用光纤传输，现场设备的连接那么可采用屏蔽双绞线，对于重要的网段还可以采用冗余网络技术。总结尽管目前工业以太网已经呈现出快速开展趋势，在工业控制网络中已经局部实现对现场总线的替换，但笔者以为，如今谈工业以太网全面替换现场总线的为时尚早。工业以太网在实时性、可靠性和抵抗恶劣环境等方面有所进展，但对工业现场的数据收集，以及更为底层的传感器、嵌入式设备的互通互联还存在一定的困难，有待进一步研究和解决。在将来一段时间内工业控制网络领域仍然将是工业以太网和现场总线并存开展。但从最终目的看，工业以太网替换现场总线的进程将无可防止。