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试论四种工业以太网的系统结构

文章来源:不详 作者:佚名 访问次数:


该文章讲述了试论四种工业以太网的系统结构的电路原理和应用

1  引言
    10年前,微电子技术、计算机网络技术与信息技术首先完成了办公环境的革命。随后,由办公世界导出的信息技术,如以个人PC为基础的共存标准、OPC接口技术、互连网技术及其工具(诸如HTTP和XML等)、以及电子商务技术等都以快速和更新的势头迅猛发展,同时开始向各个领域急速渗透。最近几年,随着关键技术的突破,信息技术将全面进入工业自动化领域,工业自动化系统的各个层面都会受到IT技术的冲击。
过去一直认为,作为信息技术基础的Ethernet是为IT领域应用而开发的,在工业自动化领域只能得到有限应用,这是由于:
(1) Ethernet采用CSMA/CD碰状检测方式,在网络负荷较重时,网络的确定性(determinism)不能满足工业控制的实时要求;
(2) Ethernet所用的接插件、集线器、交换机和电缆等是为办公室应用而设计的,不符合工业现场恶劣环境的要求;
(3) 在工厂环境中,Ethernet抗干扰(EMI)性能较差。若用于危险场合,以太网不具备本质安全性能;
(4) Ethernet网还不具备通过信号线向现场仪表供电的性能。

    随着信息网络技术的发展,上述问题正在迅速得到解决。为了促进Ethernet在工业领域的应用,国际上成立了工业以太网专题">工业以太网协会(industrial Ethernet Association),并与美国ARC Advisory Group、AMR Research研究中心和Gartner Group等机构合作开展工业以太网关键技术的研究。

    为了解决在无间断的工业应用领域,网络能在极端恶劣的条件下稳定地工作的问题,美国Synergetic Micro System公司和德国Hirschmann公司专门开发和生产导轨式收发器系列、集线器系列和交换机系列,它们安装在标准DIN导轨上,并有冗余电源供电;接插件采用牢固的DB-9结构。Woodhead Connectivity公司已研制成特殊封装的工业以太网专题">工业以太网接插件RJ-Lnxx IP67,能与RJ-45商用接插件和其他工业以太网产品一起使用。美国NET Silicon公司研制的工业以太网通信接口芯片,每片价格已降至10美元左右,与各种现场总线芯片相比,价格具有极大优势。

    鉴于工业以太网专题">工业以太网的快速发展和关键问题的突破,使得工业自动化领域控制级以上的通信网络正在逐步统一到工业以太网,并正在向下逐渐延伸。工业以太网技术正在加快推广应用,使用哪一种工业以太网协议规范作为标准提到了议事日程。在工业控制领域,以太网技术的发展不可能脱离原来的DCS、PLC和FCS控制与管理系统基础,各国的工业自动化系统公司为了保护已有的投资利益和扩大自己公司产品的应用范围,纷纷提出工业以太网技术方案,从而出现了现场总线在转向工业以太网的同时,又将现场总线之争让路给工业以太网的局面。

2  工业以太网专题">工业以太网的4个竞争者
    目前,工业以太网专题">工业以太网技术主要有4个竞争者,它们是:Modbus-IDA(Modbus protocol on TCP/IP)工业以太网、Ethernet/IP(the ControlNet/Devicenet Objects on TCP/IP)工业以太网、Foundation Fieldbus HSE(High Speed Ethernet)工业以太网和PROFINET(Profibus on Ethernet)工业以太网。

(1) Modbus-IDA工业以太网专题">工业以太网
    IDA(Interface for Distributed Auto

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