引言

　　以太網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用結(jié)構(gòu)有兩種遭屑，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)盼靠。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)合次瓣，以太網(wǎng)應(yīng)用在企業(yè)網(wǎng)的上層慈琼，將控制器、操作員站憾擒、管理計算機(jī)連接起來芋沽。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七冲。在設(shè)備中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中痛倚，I／O設(shè)備連到以太網(wǎng)上，在這種結(jié)構(gòu)中癞埠，以太網(wǎng)取代了現(xiàn)場總線状原，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)苗踪。

　　以太網(wǎng)是按IEEE802．3標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定颠区，采用帶沖突檢測的載波偵聽多路訪問方法(CSMA／CD)對共享媒體進(jìn)行訪問的一種局域網(wǎng)協(xié)議削锰，對應(yīng)于ISO／OSI七層參考模型中的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。以太網(wǎng)的傳輸介質(zhì)為同軸電纜毕莱、雙絞線器贩、光纖等，采用總線型或星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)朋截，傳輸速率為10 Mb／s蛹稍，100 Mb／s，1 000 Mb／s或更高部服。在辦公和商業(yè)領(lǐng)域订薛，以太網(wǎng)是最常用的通信網(wǎng)絡(luò)。近些年來胎融，隨著以太網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展窑赂，以太網(wǎng)技術(shù)開始廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。

　　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)域中美怪，隨著控制系統(tǒng)規(guī)模的不斷增大圃活，被控對象、測控裝置等物理設(shè)備地域分散性也越來越明顯蒸咏，集中控制系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足要求归鲸。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)，并在一定程度上解決了這一問題悬坎。但是定桃，1999年現(xiàn)場總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)IEC-61158出臺，8種現(xiàn)場總線都成為IEC的現(xiàn)場總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)汞小，其實(shí)質(zhì)是沒有真正統(tǒng)一的通信標(biāo)準(zhǔn)晶恨。因此赠懊，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蛛挚，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)今最流行囚企、應(yīng)用最廣泛的通信技術(shù)丈咐，具有價格低、多種傳輸介質(zhì)可選龙宏、高速度棵逊、易于組網(wǎng)應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)，而且其運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)最為豐富银酗，擁有大量安裝維護(hù)人員辆影，是一種理想的工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)。其優(yōu)勢及特點(diǎn)主要體現(xiàn)如下四個方面：

　　一黍特、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)蛙讥，不同廠商的設(shè)備很容易互聯(lián)锯蛀。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；

　　二次慢、低成本旁涤、易于組網(wǎng)是以太網(wǎng)的優(yōu)勢。以太網(wǎng)網(wǎng)卡價格低廉迫像，以太網(wǎng)與計算機(jī)辙炒、服務(wù)器等接口十分方便。以太網(wǎng)技術(shù)人員多薇兆，可以降低企業(yè)培訓(xùn)維護(hù)成本牌君；

　　三、以太網(wǎng)具有相當(dāng)高的數(shù)據(jù)傳輸速率肯矾，可以提供足夠的帶寬榜寸。而且以太網(wǎng)資源共享能力強(qiáng)，利用以太網(wǎng)作現(xiàn)場總線需复，很容易將I／O數(shù)據(jù)連接到信息系統(tǒng)中怠竞，數(shù)據(jù)很容易以實(shí)時方式與信息系統(tǒng)上的資源、應(yīng)用軟件和數(shù)據(jù)庫共享拓郑；

　　四哨遭、以太網(wǎng)易與Internet連接。在任何城市节霸、任何地方都可以利用電話線通過Internet對企業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行監(jiān)視控制骑跳；另外，以太網(wǎng)作為目前應(yīng)用最為廣泛的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)怒医，受到了廣泛的技術(shù)支持炉抒。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)工具可供選擇稚叹；

　　五焰薄、可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Υ蟆Ｒ蕴W(wǎng)是目前最為廣泛應(yīng)用的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)扒袖，它的發(fā)展一直受到廣泛的重視和大量的技術(shù)支持塞茅。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)展游離于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展主流之外季率。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)合野瘦、相互促進(jìn)，共同發(fā)展飒泻，可以保證技術(shù)上的可持續(xù)發(fā)展鞭光，避免將來在技術(shù)升級時的再次投入。

　　隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和自動化技術(shù)的進(jìn)步泞遗，企業(yè)綜合自動化惰许、管控一體化成為企業(yè)生存和發(fā)展的必由之路迟蜜。以太網(wǎng)方便實(shí)現(xiàn)辦公自動化網(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，實(shí)現(xiàn)企業(yè)管控一體化忧绊。

　　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)場總線相比略匕，它能提供一個開放的標(biāo)準(zhǔn)，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基列，解決了由于協(xié)議上的不同導(dǎo)致的“自動化孤島”問題熟督，但從目前的發(fā)展看，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：

　　一军笑、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雨株。以太網(wǎng)正在逐步向現(xiàn)場設(shè)備級深入發(fā)展，并盡可能的和其他網(wǎng)絡(luò)形式走向融合擅暴，但以太網(wǎng)和 TCP/IP原本不是面向控制領(lǐng)域的贫迫，在體系結(jié)構(gòu)、協(xié)議規(guī)則项栈、物理介質(zhì)手欣、數(shù)據(jù)、軟件映检、實(shí)驗(yàn)環(huán)境等諸多方面并不成熟癞樊，而現(xiàn)場總線能完全滿足現(xiàn)代企業(yè)對底層控制網(wǎng)絡(luò)的基本要求，實(shí)現(xiàn)真正的全分布式系統(tǒng)凛澎。因此霹肝，在企業(yè)信息層采用以太網(wǎng)，而在底層設(shè)備級采用現(xiàn)場總線塑煎，通過通信控制器實(shí)現(xiàn)兩者的信息交換沫换。

　　二、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)展方向之一最铁，也是工業(yè)控制領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一讯赏。如德國Jetter AG公司的新一代控制系統(tǒng)JetWeb，是融現(xiàn)場總線技術(shù)炭晒、100Mb/s以太網(wǎng)技術(shù)待逞、CNC技術(shù)甥角、PLC技術(shù)网严、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)自動化控制系統(tǒng)，同時具有廣泛的兼容性嗤无，可兼容第三方自動化控制產(chǎn)品震束，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)咸婿。這種工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)是將以太網(wǎng)貫穿于整個網(wǎng)絡(luò)各層次姚转，使它成為透明的覆蓋整個企業(yè)范圍的應(yīng)用實(shí)體谋扼。它實(shí)現(xiàn)了辦公自動化與工業(yè)自動化的無縫結(jié)合，實(shí)質(zhì)上是一個單層的扁平結(jié)構(gòu)们敢，其良好的可擴(kuò)展性和互連性咐准，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。

　　三慷训、基于Web的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺

　　嵌入式以太網(wǎng)是最近網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用熱點(diǎn)消李，就是通過Internet使所有連接網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備彼此互通，從計算機(jī)蝉橘、PDA苔眼、通信設(shè)備到儀器儀表、家用電器等润邑。在企業(yè)內(nèi)部稽星，可以利用企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行工廠實(shí)時運(yùn)行數(shù)據(jù)的發(fā)布和顯示哄谆，管理者通過Web瀏覽器對現(xiàn)場工況進(jìn)行實(shí)時遠(yuǎn)程監(jiān)控褥民、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)控制器洗搂，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)備轴捎。以太網(wǎng)控制器在這里扮演了通用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場各類設(shè)備之間的一個橋梁。

　　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)有兩種蚕脏，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)侦副。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)合驼鞭，以太網(wǎng)應(yīng)用在企業(yè)網(wǎng)的上層秦驯，將控制器、操作員站挣棕、管理計算機(jī)連接起來译隘。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洛心。在設(shè)備中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中固耘，I／O設(shè)備連到以太網(wǎng)上，在這種結(jié)構(gòu)中词身，以太網(wǎng)取代了現(xiàn)場總線厅目，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)农灯。

　　業(yè)界人士越來越認(rèn)識到以太網(wǎng)在工業(yè)控制領(lǐng)域的重要性修诈，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Α．?dāng)然投沃，工業(yè)以太網(wǎng)還有一些局限性妖恨，例如總線供電、本質(zhì)安全以及沒有統(tǒng)一的應(yīng)用層協(xié)議等绞艘，隨著這些問題的逐步解決足沥，以及以太網(wǎng)速度的不斷加快，通信確定性妈削、可靠性乏茶、實(shí)時性的不斷完善，工業(yè)以太網(wǎng)將有更加廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景甚岩。

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