工（gōng）業以太網在工業領域的應用特（tè）點
一、概述：
在企業信息係統中，以太（tài）網已經（jīng）成為事實上的標準網絡，工業實時控製（zhì）是（shì）傳統以太網的延伸，幫助用戶（hù）構（gòu）建更加開放集成的（de）工業自動化和信息化（huà）網絡 。工業（yè）以太網技術，它是標準以太網和通用工業協議的結合（hé）。首先他滿足（zú）了工業（yè）自動化的實時性要求，初的以太網采用的（de）CSMA/CD無法滿足工業實時性（xìng）需求，當時采用的主要是現場總線和（hé）令牌環網，隨（suí）著技術的改進，交（jiāo）換（huàn）機在實時性方麵已經滿足從高精度時間同（tóng）步（+-100ns）、分布（bù）式伺服控製、離散控製、過程控製到安全係（xì）統等所有工業應用要求，並支持現（xiàn）場和遠程監（jiān）視、診斷和組態；當然，EtherNet/IP產品也可使用其他標準以太網上的服（fú）務如HTTP、SNMP等（děng）.。這意（yì）味著，工（gōng）業自動化和企業信息係統更直接的集成，比如，無須附加編程（chéng），相關人（rén）員（yuán）就可方便地通過網頁瀏覽器來組態（tài）、診斷並監視工（gōng）廠設備。此（cǐ）外，EtherNet/IP還從EMC、安裝（zhuāng）防護等級各方麵做出規定，保證EtherNet/IP產品的嚴格工業環境適（shì）應性。
二、工業以太網技術的（de）特點（diǎn）：
1、通信確定（dìng）性與實時性
工業控製網絡不同（tóng）於普通數據網絡的大特點在於它必須滿足控（kòng）製作用對實時性的要（yào）求，即信號傳輸要足夠快和滿足信號的確定性。實時控（kòng）製往往要求對某些變量的數據準確定時刷新（xīn）。由於EtherNet采用CSMA/CD方式，網絡負（fù）荷較大時，網絡傳輸（shū）的不確定性不能滿足工業控製的實時要求，故傳統以太網（wǎng）技（jì）術難以滿足控製（zhì）係統要（yào）求準確定時通信的實時性要求，一直被視為“非確定性”的網絡。然而，快速以太網與交換式以太網技術的發展，給解決以太網的非確定性問題帶來了新的契機，使這一應用成為可能。首先，EtherNet的（de）通信速率從10M、100M增大到如今的1000M、10G，在數據（jù）吞吐量相同的情況下，通信速率的提高意味著網絡負荷的減輕和（hé）網（wǎng）絡傳輸延時的減小（xiǎo），即網絡碰撞機率大大下降。其次，采用（yòng）星型網（wǎng）絡拓（tuò）撲結構（gòu），交換機將網絡劃分為若幹個網段。EtherNet交換機由於具有數據存（cún）儲、轉發的功能，使各端（duān）口之間（jiān）輸入和輸出的數據幀能夠得到（dào）緩衝，不再（zài）發生碰撞；同時交換機還可對網（wǎng）絡上傳輸的數據進行過濾（lǜ），使每個網段內（nèi）節點間數據的傳（chuán）輸隻限在本地網段（duàn）內進（jìn）行，而不需經過主幹網，也（yě）不占用其它網段的帶（dài）寬，從而降（jiàng）低了所有網段和主（zhǔ）幹網的網絡負荷。再次，全雙工通信（xìn）又（yòu）使得端口間（jiān）兩對雙絞線（或兩根光纖）上分別同時接收和發（fā）送報文幀，也不會發生衝突。因（yīn）此，采用交換式集線器和全雙工通信，可使網絡上（shàng）的衝突域（yù）不複存在（全雙（shuāng）工（gōng）通信），或碰撞機率大大降低（半雙工），因此使EtherNet通信確定性（xìng）和實（shí）時性大大提（tí）高。
2、穩（wěn）定性與可靠性
傳統的EtherNet並不是為工業應用而設計的，沒有考慮工業現場（chǎng）環境的適應性需要。由於工業現場的機械、氣候、塵埃等條件非常惡劣，因此（cǐ）對設備（bèi）的工業可靠性提出了更高的要求。在工廠環境中，工業網絡必須具備較好的可（kě）靠性（xìng）、可恢複（fù）性及可維護性。為了（le）解決在不間斷的工業應用領域，在條件下網絡也能穩定工作的問題，邁威公司專門研發、生產了（le）安裝在標準DIN導軌上的工業以太網交換機，並支持冗餘電源供電。
3、安全性（xìng）
工業係統的網絡安全是工業（yè）以太網應用必須（xū）考慮的另一（yī）個安（ān）全性問（wèn）題。工業以太網可以將企業（yè）傳統的三層網絡係統，即信息管理層、過程監控層、現場設備層，合（hé）成一體，使數據的傳輸速率更快、實時性更高，並可與Internet無縫集成，實現數據的共享，提高工廠的運作效率。但同時也引人了一係列的網（wǎng）絡安（ān）全向題，工業網絡可能（néng）會受到包括病毒感染、黑客的非法入侵（qīn）與非法操（cāo）作等網絡（luò）安全威脅（xié）。一般情（qíng）況下，可以采用網關或防火牆等對工業（yè）網絡與外部網絡進（jìn）行隔離，還可以通過（guò）權限控製、數（shù）據加密等多（duō）種安全機製加強網絡的安全管理。
4、總線供電問題
總（zǒng）線供電（或稱總線饋電）是指連接到現場設備的線纜不（bú）僅傳輸數據信（xìn）號，還能給現場設備提供工作（zuò）電源（yuán）。對於現場設備供電可以采取以下方（fāng）法：
（1）在目前以太網標準的基礎上適當（dāng）地修改物理層的技術規範，將以太網的曼徹斯特信號調製到（dào）一個直流或低頻交流電源上，在現場（chǎng）設備端再將這兩路信號分離開來。
（2）不改變目前物理（lǐ）層的結構，而通過連接電纜中的空閑線纜為現場設備提供電源。
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