【編者按】工業(yè)以太網(wǎng)是基于IEEE 802.3 (Ethernet)的強(qiáng)大的區(qū)域和單元網(wǎng)絡(luò)。利用工業(yè)以太網(wǎng)，SIMATIC NET 提供了一個(gè)無縫集成到新的多媒體世界的途徑。 企業(yè)內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)(Intranet)工闺，外部互聯(lián)網(wǎng)(Extranet)，以及國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)(Internet) 提供的廣泛應(yīng)用不但已經(jīng)進(jìn)入今天的辦公室領(lǐng)域瓣蛀，而且還可以應(yīng)用于生產(chǎn)和過程自動(dòng)化尾烛。繼10M波特率以太網(wǎng)成功運(yùn)行之后，具有交換功能，全雙工和自適應(yīng)的100M波特率快速以太網(wǎng)(Fast Ethernet铲苹，符合IEEE 802.3u 的標(biāo)準(zhǔn))也已成功運(yùn)行多年彰饭。采用何種性能的以太網(wǎng)取決于用戶的需要。通用的兼容性允許用戶無縫升級(jí)到新技術(shù)镐刽。

在工廠生產(chǎn)層使用以太網(wǎng)之前肤贮，必須了解它的七個(gè)要素。這里汪阱，我們以Profinet標(biāo)準(zhǔn)為例搭艺，為大家一一進(jìn)行介紹。

1. 網(wǎng)絡(luò)布局

辦公室的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳季植⒉贿m用于工廠生產(chǎn)層瘟甩，那里采用的是工廠/機(jī)器的以太網(wǎng)拓?fù)洳季制≌住＾k公室以太網(wǎng)的基礎(chǔ)架構(gòu)通常是由商業(yè)級(jí)的產(chǎn)品構(gòu)建，它們?cè)诤銣氐沫h(huán)境和星型拓?fù)錁?gòu)建的交換網(wǎng)絡(luò)中可以很好地發(fā)揮作用;而與此不同询崇，工業(yè)以太網(wǎng)架構(gòu)常常要面對(duì)多變的意外情況桶棍，因此需要具有一些額外的功能，例如高速冗余等性宏。工業(yè)以太網(wǎng)會(huì)采用多種不同的拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)布局方式(星型群井、環(huán)型、樹型毫胜、線型)书斜，并使用屏蔽電纜、金屬接頭酵使，具有更高的耐熱耐震性能荐吉。此外，工業(yè)以太網(wǎng)的交換機(jī)一般由相應(yīng)的自控系統(tǒng)集成商負(fù)責(zé)配置和維護(hù)口渔。

2. 通信協(xié)議

對(duì)控制系統(tǒng)集成商來說样屠，最要緊的是要認(rèn)識(shí)到以太網(wǎng)只是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，要使它能夠在自控設(shè)備間實(shí)現(xiàn)通信搓劫，所以你需要一個(gè)工業(yè)級(jí)的通信協(xié)議瞧哟。IEEE 802.3以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)定義了接線方式、數(shù)據(jù)讀寫規(guī)則和以太網(wǎng)架構(gòu)的結(jié)構(gòu)枪向。雖然使用這個(gè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的不同設(shè)備可以在同一網(wǎng)段里實(shí)現(xiàn)通信，但前提條件是它們必須采用相同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議猎蚀，或者說“通信語言”糠牍。Profinet是一個(gè)專為工業(yè)應(yīng)用設(shè)計(jì)的通信協(xié)議，它為分布式I/O竖杂、機(jī)器與機(jī)器間的連通性卑我、機(jī)器的安全性以及動(dòng)作控制提供了相應(yīng)的功能。

3. 處理能力

這不是單純地由網(wǎng)絡(luò)速度的快慢決定的雕乃，而是如何快速精確地將數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿撊サ牡胤阶狼俊＞W(wǎng)絡(luò)的處理能力毫無疑問是最關(guān)鍵的因素之一朴蛔，它的衡量標(biāo)準(zhǔn)是單位時(shí)間內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸量。而唯一能改進(jìn)這一性能的方法就是減少通信堆棧中循環(huán)周期的次數(shù)浴营。Profinet通信堆棧中的循環(huán)周期次數(shù)比一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng) TCP/UDP工具要少十幾倍盼靠。這是由于，Profinet為一些對(duì)時(shí)間有苛刻要求的重要工作專門設(shè)置了一個(gè)以太網(wǎng)實(shí)時(shí)通道磁不，而與此同時(shí)曹略，它的配置、診斷贬池、路由以及“大容量數(shù)據(jù)傳輸”的通信都通過標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP通道完成踢故。

4. 網(wǎng)絡(luò)配置

網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置簡(jiǎn)單是一方面，但更重要的是惹苗，實(shí)現(xiàn)通信的編程工作絕對(duì)不能太復(fù)雜殿较。Profinet能夠通過配置而不是編程，來實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的通信桩蓉。通過一種對(duì)象呼應(yīng)的配置設(shè)備之間內(nèi)部通信的方法斜脂，而不是傳統(tǒng)的編程調(diào)試的方法，系統(tǒng)集成商和最終用戶能夠節(jié)約至少25%的建設(shè)以及調(diào)試試車的時(shí)間触机。

5. 先期計(jì)劃

僅考慮眼前的應(yīng)用是不夠的帚戳，當(dāng)前的以太網(wǎng)必須能滿足將來所有可能的應(yīng)用需要。Profinet使用戶能按照自己的步調(diào)儡首，只采用單一的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)片任，就能實(shí)現(xiàn)一個(gè)高度集成的、適用于不同控制功能(如點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信蔬胯、分布式I/O对供、機(jī)器安全性、動(dòng)作控制以及數(shù)據(jù)采集)的自控系統(tǒng)氛濒。它同樣也為今后可能的擴(kuò)展進(jìn)行了準(zhǔn)備产场。

6. 舊系統(tǒng)改造

工業(yè)以太網(wǎng)的要素并不僅僅局限于以太網(wǎng)本身，如何與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)和不同供應(yīng)商提供的機(jī)器集成并正常工作软动，是必須要考慮的問題之一惧梦。既然Profinet使用的是標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)交換機(jī)，并采用TCP/IP的協(xié)議組件衙地，那么基于Profinet的系統(tǒng)應(yīng)該能適用整個(gè)自控網(wǎng)絡(luò)眶侣，而不需要另外增加高端交換機(jī)或者特殊的功能，例如IGMP snooping和VLAN洗筛。Profinet同時(shí)也提供了將不同供應(yīng)商的產(chǎn)品接入同一網(wǎng)絡(luò)的解決辦法夷著。通過XML，它將每個(gè)機(jī)器作為一個(gè)部件來處理，相對(duì)獨(dú)立于內(nèi)部核心的控制系統(tǒng)望星，這就是以部件為控制單位的自動(dòng)化概念霹补。

7. 費(fèi)用

對(duì)工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)來說，最重要的費(fèi)用支出并不是構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)的組件浸萤，而是設(shè)計(jì)十匆、安裝和維護(hù)的部分。Profinet和其他類似的工業(yè)以太網(wǎng)構(gòu)架采用IT技術(shù)的成果漱竖，例如OPC和SNMP禽篱，來監(jiān)視和顯示網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)。此外馍惹，它的診斷功能能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)直接在包括PLC和SCADA系統(tǒng)在內(nèi)的自控系統(tǒng)上反映出來躺率。這樣組態(tài)設(shè)置和故障查找都可以在中央控制室內(nèi)完成，大大簡(jiǎn)化了操作万矾。

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