以太网工业以太网与智能建筑[2]

工业以太网与智能建筑[2]

3 工业以太网的特点

(1) 技术成熟使用方便以太网是美国XERO X公司于1975年推出的至今已有30年历史得到全世界众多厂家的支持在军事、工业、民用领域得到了广泛应用。

(2) 具有统一的标准开放性好采用统一的以太网标准CSMA/CD是采用的介质访问控制技术可以实现不同厂家之间的产品互联是一种开放式标准网络。

(3) 通信速率高传播速度快以太网的通信速率目前已经由10M提高到100M、 1000M甚至10G。

(4) 可分段地实现远程访问、诊断和维护。

(5) 支持冗余连接配置数据可达性强数据有多条通路可达目的地。

(6) 系统容量大不会因为系统扩大出现不可预料的故障有成熟可靠的系统安全体系。

(7) 投资成本低包括初期投资、培训费用及维护费用。

(8) 线路采用变压器双端隔离或光纤抗干扰性强。

4 工业以太网目前存在的问题

现场总线是用于工业控制并为复杂而又恶劣环境的工业现场而设计的因此对系统的实时性和响应时间有严格要求对供电方

式使用环境有特殊要求。由于以太网是为信息通信而设计的用于工业控制存在以下问题

(1) 以太网采用CSMA/CD访问协议这是一种非确定性的网络对于实时性要求高的控制系统这种不确定性将造成信息不能按要求传递。 同一网段上受到CSMA/CD媒体访问控制方式的制约。所谓网段是指连在同一共享式网络总线上可以侦听到对方发出的信息处于同一冲突碰撞区域指会发生冲突碰撞的区域的工作站和服务器连成的网络区。例如在一个冲突碰撞区域中有一个工作群组

由一台服务器和多台工作站组成 当多台工作站访问一个服务器时 由于受CSMA/CD的约束同一时刻只允许一个工作站与服务器通信其它工作站只能等待。各工作站争抢通信信道从而使工作站的通信产生延时而且这种延时时间是不确定的工作站愈多争抢通信等待时间愈长这种情况被称为负荷愈重等待时间愈长。

若在一个碰撞域中假设有两个工作群组处于一个碰撞域中第一个工作群组工作站访问服务器时要竞争网络宽带例如100M另一个工作群组中所有工作站及服务器都处于等待状态而无法运行。两个工作群组要分割原有网络宽带100M一个工作群组工作时另一个群组必须等待这样不仅具有延时而且这种延时是不确定的。由于CSMA/CD有无法预见的延时特别在重负载下实时数据传送更得不到保证。控制系统要有实时性保证必须在任何时间都要及时响应不允许有任何不确定性。因此以太网用于控制系统必须解决实时性和不确定性问题。

(2) 以太网在可靠性方面不如现场总线现场总线是为工业控制设计的能适应易燃、易爆如化工、制药、干扰强烈场合及其它环境恶劣的场合。现场总线有屏蔽接地与防爆等措施而以太网需要解决这些问题。

(3) 现场总线规范要求网段上配有电源为所有非自供电的设备提供电源而以太网不提供电源必须增加额外的供电电缆。