工业以太网的关键技术
发布时间:2014/8/7 20:25:51 访问次数:942
为了促进以太网在工业领域中的应用,QDSP2192国际上成立了工业以太网协会( IEA)、工业自动化开放网络联盟( IAONA)等组织,目标是在世界范围内推进工业以太网技术的发展、教育和标准化管理,促进以太网进入工业自动化的现场级,推动以太网技术在工业自动化领域和嵌入式系统的应用。为了满足工业控制现场的特殊性,工业以太网需要解决的问题包括通信实时性、总线供电、网络生存性、网络安全性、互操作性等关键技术。
1.通信实时性
长期以来,以太网通信响应的不确定性是它在工业现场设备中应用的致命弱点和主要障碍之一。以太网由于采用冲突检测载波监听多点访问( CSMA/CD,Carrier Sense Multiple Ac-cess with Collision Detection)机制解决通信介质层的竞争,导致了非确定性的产生。因为在一系列碰撞后,报文可能会丢失,节点与节点之间的通信将无法得到保障,从而使控制系统需要的通信确定性和实时性难以保证。
随着互联网技术的发展和大面积推广应用,在网络设计上采用相应的技术可以使以太网通信确定性和实时性得到增强。比如在网络拓扑上采用星型连接代替总线型结构,使用网桥或路由器等设备将网络分割成多个网段;使用以太网交换技术,将网络冲突域进一步细化;还可以采用全双工通信技术,可以使设备端口间两对双绞线(或两根光纤)上可以同时接收和发送报文帧,从而也不再受到CSMA/CD的约束,这样任意节点发送报文帧时不会再发生碰撞,突域也就不复存在。此外,通过降低网络负载和提高网络传输速率,可以使传统共享式以太网上的碰撞大大降低。
2.总线侠电
所谓总线供电或总线馈电,是指连接到现场设备的线缆不仅传送数据信号,还能给现场设备提供工作电源。采用总线供电可以减少网络线缆,降低安装复杂性与费用,提高网络和系统的易维护性。特别是在环境恶劣与危险场合,总线供电具有十分重要的意义。由于以太网以前主要用于商业计算机通信,一般的设备或工作站(如计算机)本身已具备电源供电,没有总线供电的要求,因此传输媒体只用于传输信息。
为了促进以太网在工业领域中的应用,QDSP2192国际上成立了工业以太网协会( IEA)、工业自动化开放网络联盟( IAONA)等组织,目标是在世界范围内推进工业以太网技术的发展、教育和标准化管理,促进以太网进入工业自动化的现场级,推动以太网技术在工业自动化领域和嵌入式系统的应用。为了满足工业控制现场的特殊性,工业以太网需要解决的问题包括通信实时性、总线供电、网络生存性、网络安全性、互操作性等关键技术。
1.通信实时性
长期以来,以太网通信响应的不确定性是它在工业现场设备中应用的致命弱点和主要障碍之一。以太网由于采用冲突检测载波监听多点访问( CSMA/CD,Carrier Sense Multiple Ac-cess with Collision Detection)机制解决通信介质层的竞争,导致了非确定性的产生。因为在一系列碰撞后,报文可能会丢失,节点与节点之间的通信将无法得到保障,从而使控制系统需要的通信确定性和实时性难以保证。
随着互联网技术的发展和大面积推广应用,在网络设计上采用相应的技术可以使以太网通信确定性和实时性得到增强。比如在网络拓扑上采用星型连接代替总线型结构,使用网桥或路由器等设备将网络分割成多个网段;使用以太网交换技术,将网络冲突域进一步细化;还可以采用全双工通信技术,可以使设备端口间两对双绞线(或两根光纤)上可以同时接收和发送报文帧,从而也不再受到CSMA/CD的约束,这样任意节点发送报文帧时不会再发生碰撞,突域也就不复存在。此外,通过降低网络负载和提高网络传输速率,可以使传统共享式以太网上的碰撞大大降低。
2.总线侠电
所谓总线供电或总线馈电,是指连接到现场设备的线缆不仅传送数据信号,还能给现场设备提供工作电源。采用总线供电可以减少网络线缆,降低安装复杂性与费用,提高网络和系统的易维护性。特别是在环境恶劣与危险场合,总线供电具有十分重要的意义。由于以太网以前主要用于商业计算机通信,一般的设备或工作站(如计算机)本身已具备电源供电,没有总线供电的要求,因此传输媒体只用于传输信息。