概述

衆所周知，在企業信息系統中，以太網已經成爲事實上的(de)标準網絡，工業實時(shí)控制是傳統以太網的(de)延伸，幫助用(yòng)戶構建更加開放集成的(de)工業自動化(huà)和(hé)信息化(huà)網絡 。工業以太網技術，它是标準以太網和(hé)通(tōng)用(yòng)工業協議(yì)的(de)結合。首先他(tā)滿足了(le)工業自動化(huà)的(de)實時(shí)性要求，最初的(de)以太網采用(yòng)的(de)CSMA/CD無法滿足工業實時(shí)性需求，當時(shí)采用(yòng)的(de)主要是現場(chǎng)總線和(hé)令牌環網，随著(zhe)技術的(de)改進，交換機在實時(shí)性方面已經滿足從高(gāo)精度時(shí)間同步（+-100ns）、分(fēn)布式伺服控制、離散控制、過程控制到安全系統等所有工業應用(yòng)要求，并支持現場(chǎng)和(hé)遠(yuǎn)程監視、診斷和(hé)組态；當然，EtherNet/IP産品也(yě)可(kě)使用(yòng)其他(tā)标準以太網上的(de)服務如HTTP、SNMP等.。這(zhè)意味著(zhe)，工業自動化(huà)和(hé)企業信息系統更直接的(de)集成，比如，無須附加編程，相關人(rén)員(yuán)就可(kě)方便地通(tōng)過網頁浏覽器來(lái)組态、診斷并監視工廠設備。此外，EtherNet/IP還(hái)從EMC、安裝防護等級各方面做(zuò)出規定，保證EtherNet/IP産品的(de)嚴格工業環境适應性。 

工業以太網技術的(de)特點

1.通(tōng)信确定性與實時(shí)性 

工業控制網絡不同于普通(tōng)數據網絡的(de)最大(dà)特點在于它必須滿足控制作用(yòng)對(duì)實時(shí)性的(de)要求，即信号傳輸要足夠快(kuài)和(hé)滿足信号的(de)确定性。實時(shí)控制往往要求對(duì)某些變量的(de)數據準确定時(shí)刷新。由于EtherNet采用(yòng)CSMA/CD方式，網絡負荷較大(dà)時(shí)，網絡傳輸的(de)不确定性不能滿足工業控制的(de)實時(shí)要求，故傳統以太網技術難以滿足控制系統要求準确定時(shí)通(tōng)信的(de)實時(shí)性要求，一直被視爲“非确定性”的(de)網絡。然而，快(kuài)速以太網與交換式以太網技術的(de)發展，給解決以太網的(de)非确定性問題帶來(lái)了(le)新的(de)契機，使這(zhè)一應用(yòng)成爲可(kě)能。首先，EtherNet的(de)通(tōng)信速率從10M、100M增大(dà)到如今的(de)1000M、10G，在數據吞吐量相同的(de)情況下(xià)，通(tōng)信速率的(de)提高(gāo)意味著(zhe)網絡負荷的(de)減輕和(hé)網絡傳輸延時(shí)的(de)減小，即網絡碰撞機率大(dà)大(dà)下(xià)降。其次，采用(yòng)星型網絡拓撲結構，交換機将網絡劃分(fēn)爲若幹個(gè)網段。EtherNet交換機由于具有數據存儲、轉發的(de)功能，使各端口之間輸入和(hé)輸出的(de)數據幀能夠得(de)到緩沖，不再發生碰撞；同時(shí)交換機還(hái)可(kě)對(duì)網絡上傳輸的(de)數據進行過濾，使每個(gè)網段内節點間數據的(de)傳輸隻限在本地網段内進行，而不需經過主幹網，也(yě)不占用(yòng)其它網段的(de)帶寬，從而降低了(le)所有網段和(hé)主幹網的(de)網絡負荷。再次，全雙工通(tōng)信又使得(de)端口間兩對(duì)雙絞線（或兩根光(guāng)纖）上分(fēn)别同時(shí)接收和(hé)發送報文幀，也(yě)不會發生沖突。因此，采用(yòng)交換式集線器和(hé)全雙工通(tōng)信，可(kě)使網絡上的(de)沖突域不複存在（全雙工通(tōng)信），或碰撞機率大(dà)大(dà)降低（半雙工），因此使EtherNet通(tōng)信确定性和(hé)實時(shí)性大(dà)大(dà)提高(gāo)。

2.穩定性與可(kě)靠性 

傳統的(de)EtherNet并不是爲工業應用(yòng)而設計的(de)，沒有考慮工業現場(chǎng)環境的(de)适應性需要。由于工業現場(chǎng)的(de)機械、氣候、塵埃等條件非常惡劣，因此對(duì)設備的(de)工業可(kě)靠性提出了(le)更高(gāo)的(de)要求。在工廠環境中，工業網絡必須具備較好的(de)可(kě)靠性、可(kě)恢複性及可(kě)維護性。爲了(le)解決在不間斷的(de)工業應用(yòng)領域，在極端條件下(xià)網絡也(yě)能穩定工作的(de)問題，邁威公司專門研發、生産了(le)安裝在标準DIN導軌上的(de)工業以太網交換機，并支持冗餘電源供電。

3.安全性 

工業系統的(de)網絡安全是工業以太網應用(yòng)必須考慮的(de)另一個(gè)安全性問題。工業以太網可(kě)以将企業傳統的(de)三層網絡系統，即信息管理(lǐ)層、過程監控層、現場(chǎng)設備層，合成一體，使數據的(de)傳輸速率更快(kuài)、實時(shí)性更高(gāo)，并可(kě)與Internet無縫集成，實現數據的(de)共享，提高(gāo)工廠的(de)運作效率。但同時(shí)也(yě)引人(rén)了(le)一系列的(de)網絡安全向題，工業網絡可(kě)能會受到包括病毒感染、黑(hēi)客的(de)非法入侵與非法操作等網絡安全威脅。一般情況下(xià)，可(kě)以采用(yòng)網關或防火牆等對(duì)工業網絡與外部網絡進行隔離，還(hái)可(kě)以通(tōng)過權限控制、數據加密等多(duō)種安全機制加強網絡的(de)安全管理(lǐ)。 

4.總線供電問題 

總線供電（或稱總線饋電）是指連接到現場(chǎng)設備的(de)線纜不僅傳輸數據信号，還(hái)能給現場(chǎng)設備提供工作電源。對(duì)于現場(chǎng)設備供電可(kě)以采取以下(xià)方法： 

（1）在目前以太網标準的(de)基礎上适當地修改物(wù)理(lǐ)層的(de)技術規範，将以太網的(de)曼徹斯特信号調制到一個(gè)直流或低頻(pín)交流電源上，在現場(chǎng)設備端再将這(zhè)兩路信号分(fēn)離開來(lái)。 

（2）不改變目前物(wù)理(lǐ)層的(de)結構，而通(tōng)過連接電纜中的(de)空閑線纜爲現場(chǎng)設備提供電源。