引言

        以太網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用結(jié)構(gòu)有兩種程梦，即控制中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和設(shè)備中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)且警。在控制中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，工業(yè)以太網(wǎng)與現(xiàn)場總線相結(jié)合弧轧，以太網(wǎng)應(yīng)用在企業(yè)網(wǎng)的上層隧渠，將控制器、操作員站跃览、管理計(jì)算機(jī)連接起來元八。企業(yè)網(wǎng)的最低層是現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)，是控制網(wǎng)絡(luò)與Internet融為一體的解決方案昧挚。在設(shè)備中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中聪萨，I／O設(shè)備連到以太網(wǎng)上，在這種結(jié)構(gòu)中甩芦，以太網(wǎng)取代了現(xiàn)場總線，工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)直接應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備間的通信乌烫，真正建立了從企業(yè)網(wǎng)的上層到下層統(tǒng)一的以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)练歇。

        以太網(wǎng)是按IEEE802．3標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，采用帶沖突檢測的載波偵聽多路訪問方法(CSMA／CD)對(duì)共享媒體進(jìn)行訪問的一種局域網(wǎng)協(xié)議忍症，對(duì)應(yīng)于ISO／OSI七層參考模型中的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層蔑枣。以太網(wǎng)的傳輸介質(zhì)為同軸電纜、雙絞線稽及、光纖等仿吞，采用總線型或星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，傳輸速率為10 Mb／s，100 Mb／s唤冈，1 000 Mb／s或更高峡迷。在辦公和商業(yè)領(lǐng)域，以太網(wǎng)是最常用的通信網(wǎng)絡(luò)你虹。近些年來绘搞，隨著以太網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，以太網(wǎng)技術(shù)開始廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域傅物。

1. 以太網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域中的優(yōu)勢及特點(diǎn)
        在工業(yè)控制領(lǐng)域中夯辖，隨著控制系統(tǒng)規(guī)模的不斷增大，被控對(duì)象董饰、測控裝置等物理設(shè)備地域分散性也越來越明顯蒿褂，集中控制系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足要求。集散控制系統(tǒng)和其后出現(xiàn)的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)就是順應(yīng)這一趨勢發(fā)展起來的技術(shù)卒暂，并在一定程度上解決了這一問題啄栓。但是，1999年現(xiàn)場總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)IEC-61158出臺(tái)疫题，8種現(xiàn)場總線都成為IEC的現(xiàn)場總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)焕鲸，其實(shí)質(zhì)是沒有真正統(tǒng)一的通信標(biāo)準(zhǔn)。因此韧似，世界各大工控廠商紛紛尋找其他途徑以求解決擴(kuò)展性和兼容性的問題落寡，于是目前在信息網(wǎng)絡(luò)中廣泛應(yīng)用的以太網(wǎng)成為首選的目標(biāo)。

        以太網(wǎng)是當(dāng)今最流行浊笤、應(yīng)用最廣泛的通信技術(shù)痒仆，具有價(jià)格低、多種傳輸介質(zhì)可選秋胚、高速度豪服、易于組網(wǎng)應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)，而且其運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)最為豐富弊刁，擁有大量安裝維護(hù)人員吁巫，是一種理想的工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)犬洽。其優(yōu)勢及特點(diǎn)主要體現(xiàn)如下四個(gè)方面：

        一灶体、基于TCP／IP的以太網(wǎng)是一種標(biāo)準(zhǔn)的開放式通信網(wǎng)絡(luò)，不同廠商的設(shè)備很容易互聯(lián)浙于。這種特性非常適合于解決控制系統(tǒng)中不同廠商設(shè)備的兼容和互操作等問題芹助；

        二堂湖、低成本、易于組網(wǎng)是以太網(wǎng)的優(yōu)勢状土。以太網(wǎng)網(wǎng)卡價(jià)格低廉无蜂，以太網(wǎng)與計(jì)算機(jī)伺糠、服務(wù)器等接口十分方便。以太網(wǎng)技術(shù)人員多斥季，可以降低企業(yè)培訓(xùn)維護(hù)成本训桶；

        三、以太網(wǎng)具有相當(dāng)高的數(shù)據(jù)傳輸速率泻肯，可以提供足夠的帶寬渊迁。而且以太網(wǎng)資源共享能力強(qiáng)，利用以太網(wǎng)作現(xiàn)場總線灶挟，很容易將I／O數(shù)據(jù)連接到信息系統(tǒng)中琉朽，數(shù)據(jù)很容易以實(shí)時(shí)方式與信息系統(tǒng)上的資源、應(yīng)用軟件和數(shù)據(jù)庫共享稚铣；

        四箱叁、以太網(wǎng)易與Internet連接。在任何城市秽擦、任何地方都可以利用電話線通過Internet對(duì)企業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行監(jiān)視控制裹依；另外，以太網(wǎng)作為目前應(yīng)用最為廣泛的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)资汛，受到了廣泛的技術(shù)支持帐捺。幾乎所有的編程語言都支持以太網(wǎng)的應(yīng)用開發(fā)，具有多種開發(fā)工具可供選擇呼雨；

        五赫捕、可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Υ蟆Ｒ蕴W(wǎng)是目前最為廣泛應(yīng)用的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)凑魔，它的發(fā)展一直受到廣泛的重視和大量的技術(shù)支持飘拂。工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)采用以太網(wǎng)技術(shù)，就可以避免其發(fā)展游離于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展主流之外壶碴。并且工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相互結(jié)合情召、相互促進(jìn)，共同發(fā)展撼予，可以保證技術(shù)上的可持續(xù)發(fā)展钥屈，避免將來在技術(shù)升級(jí)時(shí)的再次投入。

        隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)步坝辫，企業(yè)綜合自動(dòng)化篷就、管控一體化成為企業(yè)生存和發(fā)展的必由之路。以太網(wǎng)方便實(shí)現(xiàn)辦公自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的無縫連接的優(yōu)勢可以使電子商務(wù)與工業(yè)生產(chǎn)控制緊密結(jié)合阀溶，實(shí)現(xiàn)企業(yè)管控一體化腻脏。

2. 以太網(wǎng)技術(shù)在控制領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)狀

        工業(yè)以太網(wǎng)與現(xiàn)場總線相比鸦泳，它能提供一個(gè)開放的標(biāo)準(zhǔn)银锻，是企業(yè)從現(xiàn)場控制到管理層實(shí)現(xiàn)全面的無縫的信息集成，解決了由于協(xié)議上的不同導(dǎo)致的“自動(dòng)化孤島”問題，但從目前的發(fā)展看击纬，工業(yè)以太網(wǎng)在控制領(lǐng)域的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾種形式：

        一鼎姐、混合Ethernet/Fieldbus的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

        這種結(jié)構(gòu)實(shí)際上就是信息網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)的一種典型的集成形式。以太網(wǎng)正在逐步向現(xiàn)場設(shè)備級(jí)深入發(fā)展更振，并盡可能的和其他網(wǎng)絡(luò)形式走向融合炕桨，但以太網(wǎng)和 TCP/IP原本不是面向控制領(lǐng)域的，在體系結(jié)構(gòu)肯腕、協(xié)議規(guī)則献宫、物理介質(zhì)、數(shù)據(jù)缆月、軟件拭愁、實(shí)驗(yàn)環(huán)境等諸多方面并不成熟，而現(xiàn)場總線能完全滿足現(xiàn)代企業(yè)對(duì)底層控制網(wǎng)絡(luò)的基本要求践涧，實(shí)現(xiàn)真正的全分布式系統(tǒng)侣娄。因此，在企業(yè)信息層采用以太網(wǎng)岩视，而在底層設(shè)備級(jí)采用現(xiàn)場總線苇硫，通過通信控制器實(shí)現(xiàn)兩者的信息交換。
        二颓蛀、專用工業(yè)以太控制網(wǎng)絡(luò)

        如何利用工業(yè)以太網(wǎng)單獨(dú)作為控制網(wǎng)絡(luò)是工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展方向之一境薪，也是工業(yè)控制領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。如德國Jetter AG公司的新一代控制系統(tǒng)JetWeb芽堪，是融現(xiàn)場總線技術(shù)宅溃、100Mb/s以太網(wǎng)技術(shù)、CNC技術(shù)苍煎、PLC技術(shù)甚负、可視化人機(jī)接口技術(shù)和全球化生產(chǎn)管理技術(shù)為一體的工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，同時(shí)具有廣泛的兼容性审残，可兼容第三方自動(dòng)化控制產(chǎn)品梭域，提出“網(wǎng)絡(luò)就是控制器”的觀點(diǎn)，是取代所有底層現(xiàn)場總線的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)搅轿。這種工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)是將以太網(wǎng)貫穿于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)各層次病涨，使它成為透明的覆蓋整個(gè)企業(yè)范圍的應(yīng)用實(shí)體。它實(shí)現(xiàn)了辦公自動(dòng)化與工業(yè)自動(dòng)化的無縫結(jié)合璧坟，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)單層的扁平結(jié)構(gòu)既穆，其良好的可擴(kuò)展性和互連性，使之成為真正意義上的全開放網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的大統(tǒng)一雀鹃。

        三幻工、基于Web的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺(tái)

        嵌入式以太網(wǎng)是最近網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用熱點(diǎn)励两，就是通過Internet使所有連接網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備彼此互通，從計(jì)算機(jī)囊颅、PDA当悔、通信設(shè)備到儀器儀表、家用電器等刺勇。在企業(yè)內(nèi)部瓢身，可以利用企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行工廠實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)的發(fā)布和顯示觅氢，管理者通過Web瀏覽器對(duì)現(xiàn)場工況進(jìn)行實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控宝辛、遠(yuǎn)程設(shè)備調(diào)試和遠(yuǎn)程設(shè)備故障診斷和處理。實(shí)現(xiàn)的最簡單辦法就是采用獨(dú)立的以太網(wǎng)控制器虐恋，連接具有TCP/IP界面的控制主機(jī)以及具有RS-232或RS-485接口的現(xiàn)場設(shè)備创撼。以太網(wǎng)控制器在這里扮演了通用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場各類設(shè)備之間的一個(gè)橋梁。

3. 以太網(wǎng)技術(shù)在控制領(lǐng)域中的發(fā)展前景

        以太網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用結(jié)構(gòu)有兩種奇搪，即控制中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和設(shè)備中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)曼中。在控制中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，工業(yè)以太網(wǎng)與現(xiàn)場總線相結(jié)合住龙，以太網(wǎng)應(yīng)用在企業(yè)網(wǎng)的上層肯绅，將控制器、操作員站监征、管理計(jì)算機(jī)連接起來芽接。企業(yè)網(wǎng)的最低層是現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)，是控制網(wǎng)絡(luò)與Internet融為一體的解決方案括眠。在設(shè)備中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中彪标，I／O設(shè)備連到以太網(wǎng)上，在這種結(jié)構(gòu)中掷豺，以太網(wǎng)取代了現(xiàn)場總線捞烟，工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)直接應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備間的通信，真正建立了從企業(yè)網(wǎng)的上層到下層統(tǒng)一的以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)当船。

        業(yè)界人士越來越認(rèn)識(shí)到以太網(wǎng)在工業(yè)控制領(lǐng)域的重要性题画，工業(yè)以太網(wǎng)已經(jīng)成為控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的主要方向，具有很大的發(fā)展?jié)摿Φ缕怠．?dāng)然苍息，工業(yè)以太網(wǎng)還有一些局限性，例如總線供電壹置、本質(zhì)安全以及沒有統(tǒng)一的應(yīng)用層協(xié)議等竞思，隨著這些問題的逐步解決，以及以太網(wǎng)速度的不斷加快钞护，通信確定性盖喷、可靠性铃肯、實(shí)時(shí)性的不斷完善，工業(yè)以太網(wǎng)將有更加廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景凹毛。

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