什么是工業以太網？

　　簡介

　　工業以太網是基于IEEE 802.3 (Ethernet)的強大的區域和單元網絡。利用工業以太網，SIMATIC NET 提供了一個無縫集成到新的多媒體世界的途徑。

　　企業內部互聯網(Intranet)，外部互聯網(Extranet)，以及國際互聯網(Internet) 提供的廣泛應用不但已經進入今天的辦公室領域，而且還可以應用于生產和過程自動化。繼10M波特率以太網成功運行之后，具有交換功能，全雙工和自適應的100M波特率快速以太網(Fast Ethernet，符合IEEE 802.3u 的標準)也已成功運行多年。采用何種性能的以太網取決于用戶的需要。通用的兼容性允許用戶無縫升級到新技術。

　　為用戶帶來的利益

　　市場占有率高達80%，以太網毫無疑問是當今LAN(局域網)領域中首屈一指的網絡。以太網優越的性能，為您的應用帶來巨大的利益：

　　·通過簡單的連接方式快速裝配。
　　·通過不斷的開發提供了持續的兼容性，因而保證了投資的安全。
　　·通過交換技術提供實際上沒有限制的通訊性能。
　　·各種各樣聯網應用，例如辦公室環境和生產應用環境的聯網。
　　·通過接入WA N(廣域網)可實現公司之間的通訊，例如，ISDN 或Internet 的接入。
　　·SIMATIC NET基于經過現場應用驗證的技術,SIMATIC NET已供應多于400,000個節點，遍布世界各地，用于嚴酷的工業環境，包括有高強度電磁干擾的區域。

　　工業以太網絡的構成

　　一個典型的工業以太網絡環境，有以下三類網絡器件：

　　網絡部件

　　連接部件：

　　FC 快速連接插座

　　ELS(工業以太網電氣交換機)

　　ESM(工業以太網電氣交換機)

　　SM(工業以太網光纖交換機)

　　MC TP11(工業以太網光纖電氣轉換模塊)

　　通信介質：普通雙絞線，工業屏蔽雙絞線和光纖

　　SIMATIC PLC控制器上的工業以太網通訊外理器。用于將SIMATIC PLC連接到工業以太網。

　　PG/PC 上的工業以太網通訊外理器。用于將PG/PC連接到工業以太網。

　　工業以太網重要性能

　　為了應用于嚴酷的工業環境，確保工業應用的安全可靠，SIMATIC NET 為以太網技術補充了不少重要的性能：

　　·工業以太網技術上與IEEE802.3/802.3u兼容，使用ISO和TCP/IP 通訊協議
　　·10/100M 自適應傳輸速率
　　·冗余24VDC 供電
　　·簡單的機柜導軌安裝
　　·方便的構成星型、線型和環型拓撲結構
　　·高速冗余的安全網絡，最大網絡重構時間為0.3 秒
　　·用于嚴酷環境的網絡元件，通過EMC 測試
　　·通過帶有RJ45 技術、工業級的Sub-D 連接技術和安裝專用屏蔽電纜的Fast Connect連接技術，確保現場電纜安裝工作的快速進行
　　·簡單高效的信號裝置不斷地監視網絡元件
　　·符合SNMP(簡單的網絡管理協議)
　　·可使用基于web 的網絡管理
　　·使用VB/VC 或組態軟件即可監控管理網絡

　　當今時代，網絡就是控制的理念已經越來越被用戶所接受，傳統的基于RS485，CAN等總線的各種集散控制系統，由于其固有的缺陷，正在被基于TCP/IP協議的工業太網所取代，工業以太網總線和我們現在使用的局域網是一致的，它采用統一的TCP/IP協議，避免的不同協議間通訊不了的困擾，它可以直接和局域網的計算機互連而不要額外的硬件設備，它方便數據在局域網的共享，它可以用IE瀏覽器訪問終端數據，而不要專門的軟件，它可以和現有的基于局域網的ERP數據庫管理系統實現無縫連接，它特別適合遠程控制，配合電話交換網和GSM，GPRS無線電話網實現遠程數據采集，它采用統一的網線，減少了布線成本和難度，避免多種總線并存。工業以太網總線正因為有諸多的優點，在國內外逐步得到了迅速的普及，現在已經有大量的配套產品在使用中。如工業以太網HUB，工業以太網防火墻產，工業以太網關，以太網轉RS232/RS485設備，以太網A/D模塊，以太網D/A模塊，以太網AI模塊，以太網AO模塊，以太網DI模塊，以太網DO模塊及復合功能模塊。

　　幾年前，當現場總線大戰硝煙正濃時，傳統上用于辦公室和商業的以太網卻悄悄地進入了控制領域。近來以太網更是走向前臺，發展迅速，頗引人注目。究其原因，是由于工業自動化系統正向分布化、智能化的實時控制方面發展，其中，通信已成為關鍵，用戶對統一的通信協議和網絡的要求日益迫切。另一方面，Intranet/Internet等信息技術的飛速發展，要求企業從現場控制層到管理層能實現全面的無縫信息集成，并提供一個開放的基礎構架，但目前的現場總線尚不能滿足這些要求。應該說，現場總線的出現確實給工業自動化帶來一場深層次的革命，但多種現場總線互不兼容，不同公司的控制器之間不能相互實現高速的實時數據傳輸，信息網絡存在協議上的鴻溝導致出現“自動化孤島”等，促使人們開始尋求新的出路，并關注到以太網。以太網有以下優點：
　　(1)具有相當高的數據傳輸速率(目前已達到100Mb/s)，能提供足夠的帶寬；
　　(2)由于具有相同的通信協議，Ethernet和TCP/IP很容易集成到IT(信息技術)世界；
　　(3)能在同一總線上運行不同的傳輸協議，從而能建立企業的公共網絡平臺或基礎構架；
　　(4)在整個網絡中，運用了交互式和開放的數據存取技術；
　　(5)沿用多年，已為眾多的技術人員所熟悉，市場上能提供廣泛的設置、維護和診斷工具，成為事實上的統一標準；
　　(6)允許使用不同的物理介質和構成不同的拓撲結構。

　　至于以太網存在的不確定性和實時性能欠佳的問題，已由于智能集線器的使用、主動切換功能的實現、優先權的引入以及雙工的布線等，基本上得到了解決。通過提高數據傳輸速率，仔細地選擇網絡的拓撲結構及限制網絡負載等，可將發生數據沖突的概率降到最低。此外，如Hirschmann公司已開發出一系列加固的、適合用于工業環境的密封和抗振動的以太網器件，如導軌式收發器、集線器、切換器、連接件等；Woodhead Connectivity公司推出保護等級為IP67的RJ-45連接器件。凡此種種，給以太網進入實時控制領域創造了條件。正因為如此，ARC(Automation Research Company)預測今后Ethernet和TCP/IP將成為器件總線和現場總線的基礎協議。VDC (Venture Development Corp.)在1999年3月19日發布的調查報告中預測，在工業控制應用領域，以太網的世界市場份額將由1998年的8.4%躍升為2003年的22%，是各種總線中升幅最大的。

　　目前世界上已有一些國際組織從事推動以太網進入控制領域的工作，如IEEE(美國電氣和電子工程師協會)正在著手制訂現場總線和以太網通信的新標準。該標準將使網絡能看到“對象”。IAONO(工業自動化開放網絡聯盟)最近與ODVA和IDA集團就共同推進Ethernet和TCP/IP達成共識。ODVA(DeviceNet供應商協會)于2000年3月17日發布了一個為在工廠基層使用以太網服務的工業標準。FF(現場總線基金會)于2000年3月29日公布了高速以太網(100Mb/s)的最終技術規范(FSI1.0)。工業以太網協會與美國的ARC、Advisory Group等單位合作，開展工業以太網關鍵技術的研究。目前1000Mb/s以太網的發展已進入實用階段，雖然其價格還比較昂貴。由以上分析可知，以太網進入工業控制領域是一個不可忽視的發展趨勢。本文概要介紹工業以太網最近的一些進展，并對今后的展望作一些探討。