現場總線技術的發展與工業以太網綜述
3. 在工業控制中使用Ethernet如何獲得技術支持。
由于采用與商用Ethernet相同的技術,因此具有最廣大的支持網絡和資源。
為了促進Ethernet在工業領域的應用國際上成立了工業Ethernet協會(www.lndustrial.Ethernet.com )和IAONA(www.iaona.com ),并與美國ARC Advisory Group AMR Resesch研究中心和Gartnet Gronp、AMR Reseach研究中心和Gartner Group等機構合作,開展工業Ethernet關鍵技術的研究。美國電氣工程師協會(IEEE)正著手制定現場裝置與Ethernet通信的新標準該標準。該標準讓網絡直接看到對象(object)。這些工作為Ethernet進入工業自動化的現場級打下了基礎。
為適應市場趨勢全球主要自動化廠商和組織加強了工業Ethernet實現。
法國施奈德公司:4年前推出透明工廠戰略,使其成為工業Ethernet應用的堅決倡導者。ModbusTCP/IP(1998)是目前工業Ethernet事實了標準,并促進Ethernet在傳感器和設備級的應用。
德國門子公司:1998年發布工業Ethernet白皮書,并于2001年發布其工業Ethernet的規范,稱為PROFINET。
美國洛威爾自動化公司:2000年發布工業Ethernet規范,稱為Ethernet/IP。
基金會現場總線FF:2000年發布工業Ethernet規范,稱為HSE。
4. Ethernet與網絡安全問題
在工廠運用互聯網技術并不意味著工廠網絡一定要連接到互聯網。采用網絡的工廠,連入互聯網均使用TCP/IP。這樣就面臨互聯網類似的安全問題。
安全隱患:病毒、工業間諜、黑客、軟件BUG、恐怖主義。
黑客的動機:金錢、信息、恐怖主義、破壞、政治等,工業現場相對較少吸引力。同時,黑客行為是高技術的,有費時費力費錢的代價。
物理連接管理提高安全性:PLC操作系統是專有的,不易受到黑客、病毒的侵略。
RAS、VPN提供遠程訪問:硬件身份識別。
可提供多種安全機制:用戶密碼、數據加密、防火墻等。
隨著生物信息技術的發展,指紋、聲音等生物信息將提高網絡的安全性。
基于TCP/IP的Ethernet在工業自動化中的應用
Ethernet僅僅只有物理層和鏈路層規范,它通常與TCP/IP等平臺無關的協議結合應用。我們所指的Ethernet實際上是指基于TCP/IP協議的Ethernet,即Ethernet/IP。過去,以生產PLC為主的公司都使用Ethernet完成信息級通信,其中,西門了公司的SIMATICNET將Ethernet應用到車間級,并有向下層通信的趨勢。隨著FF HSE的開發成功,Ethernet將廣泛應用于工業控制系統的監控網絡。特別令人感興趣的是,國際上有些公司已推出了完全以工業Ethernet為基礎的控制系統,其工廠級、監控級和現場級均采用基于TCP/P通信協議的工業Ethernet,配備Wed server功能,而且這種趨勢愈來愈明顯。人們預測,像當年工業PC進入工業自動化領域一樣,Ethernet/IP將會十分迅速地進入工業控制的各級網絡。
基于TCP/IP的Ethernet構成的工廠網絡的最大優點是將工廠的商務網、車間的制造網絡和現場級的儀表、設備網絡構成了暢通的透明網絡,并與WEB功能相結合,與工廠的電子商務、物資供應鏈和ERP等形成整體,這就是施奈德的透明工廠概念。
所謂透明工廠,即基于開放的Internet和Ethernet,實現:
開放的商業化技術的應用OPC servers,Ethernet,Internet,IEC1131;
基于IT/Internet技術的產品開發 嵌入式網頁服務器和瀏覽器提供對PLC數據的訪問時間和可視化
;
采用開放的網絡策略 TCP/IP,物理層Ethernet;
創建現有的PLC作為“內容提供商”嵌入式服務器插件和OPC server。
Ethernet及其應用層協議――Ethernet/IP
按照互聯網參考的7層協議,Ethernet只提供了物理層和鏈路層協議,且通常與TCP/IP等協議結合應用。由于應用層協議不同,因此難以保證其互操作性。
傳輸控制協議/網際協議(TCP/IP)是Internet的網絡層和傳輸層協議。在商業領域,它的互操作性由Internet的應用層的文件傳輸(FTP)、終端訪真(Telnet)、電子郵件(SMTP)和他公共協議保證;在自動化領域,尚無標準的應用層,各自動化廠商都有自己的應用層,如Mod bus Ethernet TCP/IP就是一種應用層協議。
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