計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,引發(fā)了控制領(lǐng)域深刻的技術(shù)變革活乘。控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)向網(wǎng)絡(luò)化、開(kāi)放性方向發(fā)展將是控制系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的主要潮流撵术。以太網(wǎng)作為目前應(yīng)用最為廣泛的局域網(wǎng)技術(shù),在工業(yè)自動(dòng)化和過(guò)程控制領(lǐng)域得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。

1．以太網(wǎng)技術(shù)介紹

一般來(lái)講,控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)可分為3層:信息層话瞧、控制層和設(shè)備層(傳感/執(zhí)行層)邪盼。傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)在信息層大都采用以太網(wǎng),而在控制層和設(shè)備層一般采用不同的現(xiàn)場(chǎng)總線或其他專用網(wǎng)絡(luò)。目前,以太網(wǎng)已經(jīng)滲透到了控制層和設(shè)備層,很多的PLC和遠(yuǎn)程I/O供應(yīng)商都能提供支持TCP/IP的以太網(wǎng)接口的產(chǎn)品鹅媒。以太網(wǎng)之所以給自動(dòng)化市場(chǎng)帶來(lái)風(fēng)暴式的革命,主要有3個(gè)原因:低成本的刺激和速度的提高梗擅；現(xiàn)代企業(yè)對(duì)實(shí)時(shí)生產(chǎn)信息有越來(lái)越多的要求；以太網(wǎng)的開(kāi)放性和兼容性矛郁。

早期的以太網(wǎng),多節(jié)點(diǎn)共享同一個(gè)傳輸媒體,稱為共享以太網(wǎng)(SharedEthernet),節(jié)點(diǎn)間通信采用廣播方式,易發(fā)生沖突意苞。共享以太網(wǎng)用CSMA/CD技術(shù)來(lái)避免沖突,即發(fā)送方檢測(cè)到?jīng)_突就暫停發(fā)送,隨機(jī)延遲一段時(shí)間后再重新發(fā)送直到成功。由于延遲時(shí)間是隨機(jī)的,不能事先知道,因而共享以太網(wǎng)的時(shí)間響應(yīng)具有不確定性,不能用于強(qiáng)實(shí)時(shí)性場(chǎng)合蒜座。

交換以太網(wǎng)(SwitchedEthernet)的出現(xiàn)克服了這一缺點(diǎn),以太網(wǎng)的交換機(jī)(Switch)是數(shù)據(jù)鏈路層(ISO/OSI參考模型第二層)的多端口網(wǎng)橋,也可以說(shuō)是智能分配器美域。交換機(jī)將其管理的網(wǎng)絡(luò)以星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)劃分為許多物理上互相隔離而邏輯上互相聯(lián)系的節(jié)點(diǎn),每一節(jié)點(diǎn)單獨(dú)與交換機(jī)建立物理連接,在通信的時(shí)候交換機(jī)會(huì)在發(fā)送端口與接受端口間建立一個(gè)獨(dú)占的全雙工通道,它具有以太網(wǎng)的全部帶寬并避免沖突。

交換以太網(wǎng)在獲得確定性的同時(shí),傳輸速度也有極大的提高癞亩。千兆以太網(wǎng)已普及,10Gb/s的交換以太網(wǎng)正在開(kāi)發(fā)传等。當(dāng)以太網(wǎng)用于信息技術(shù)時(shí),應(yīng)用層含有HTTP(超級(jí)文本傳輸協(xié)議)、FTP(文件傳輸協(xié)議)绪痘、SMTP(簡(jiǎn)單電子郵件傳送協(xié)議)和Telnet(遠(yuǎn)程登錄)鹉奸。這些基于TCP/IP的協(xié)議簇已經(jīng)成為工業(yè)界事實(shí)上的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn),在不同廠商的不同網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)互聯(lián)方面起著關(guān)鍵作用。但當(dāng)以太網(wǎng)用于工業(yè)控制時(shí),體現(xiàn)在應(yīng)用層的是實(shí)時(shí)通信钱雷、用于系統(tǒng)組態(tài)的對(duì)象以及工程模型的應(yīng)用協(xié)議骂铁。

工業(yè)以太網(wǎng)和Internet技術(shù)的發(fā)展將完全改變傳統(tǒng)工業(yè)企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。工業(yè)以太網(wǎng)已經(jīng)從信息層向下延伸到控制層和設(shè)備層采用以太網(wǎng)架構(gòu)以后,控制器的位置也可以突破傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的限制,可以位于現(xiàn)場(chǎng),也可以位于中央控制室罩抗。目前控制器甚至遠(yuǎn)程I/O支持以太網(wǎng)的功能越來(lái)越強(qiáng),在有些控制器和遠(yuǎn)程I/O模塊中已經(jīng)集成了Web服務(wù)器,從而允許信息層的用戶也可以和控制層的用戶一樣直接獲取控制器和遠(yuǎn)程I/O模塊中的當(dāng)前狀態(tài)值拉庵。采用以太網(wǎng)架構(gòu)和開(kāi)放的軟件系統(tǒng)的制造企業(yè)也被稱為“透明工廠”。

此外,通過(guò)Internet可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控,將實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)與ERP系統(tǒng)以及實(shí)時(shí)的用戶需求結(jié)合起來(lái),使生產(chǎn)不只是面向定單的生產(chǎn),而是直接面向機(jī)會(huì)和市場(chǎng)的“電子制造”,從而使企業(yè)能夠適應(yīng)經(jīng)濟(jì)全球化的要求套蒂。

2．串口上網(wǎng)技術(shù)

以太網(wǎng)作為IT產(chǎn)業(yè)的主要通訊骨干,已是眾所皆知的事實(shí),并已大量的應(yīng)用在人類生活息息相關(guān)的信息產(chǎn)業(yè)上钞支。面對(duì)這股網(wǎng)絡(luò)化的潮流,身為所有產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)建設(shè)的工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng),也廣泛的應(yīng)用TCP/IP以太網(wǎng)作為系統(tǒng)通訊界面,并積極發(fā)展更符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與產(chǎn)品,提高系統(tǒng)自動(dòng)化的能力,從而達(dá)到降低成本、提升競(jìng)爭(zhēng)力的目標(biāo)操刀。

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