关键词： 工业以太网　实时　特色技术

　　编者按：工业以太网成为自动化领域业界的技术热点已有时日控制工程网版权所有，其技术本身尚在发展之中，还没有走向成熟，还存在许多有待解决的问题。究竟什么是工业以太网，它有哪些特色技术，如何应用与选择适合自己需求的工业以太网技术与产品，依然是今天人们所关心的问题。

　　一 什么是工业以太网

　　工业以太网技术，是以太网或者说是互联网系列技术延伸到工业应用环境的产物。前者源于后者又不同于后者。以太网技术原本不是为工业应用环境准备的。经过对工业应用环境适应性的改造，通信实时性改进，并添加了一些控制应用功能后，形成了工业以太网的技术主体。因此，工业以太网是一系列技术的综称。

　　二 工业以太网涉及企业网络的各个层次

　　企业网络系统按其功能划分，一般称为以下三个层次：企业资源规划层(Enterprise Resource Planning, ERP)、制造执行层(Manufacturing Excurtion System, MES)和现场控制层(Field Control System，FCS)。通过各层之间的网络连接与信息交换，构成完整的企业信息系统。(

　　图中的ERP与MES功能层属于采用以太网技术构成信息网络。这个层次的工业以太网，其核心技术依然是信息网络中原本的以太网以及互联网系列技术。工业以太网在该层次的特色技术是对其实行的工业环境适应性改造。而现场控制层FCS中，基于普通以太网技术的控制网络、实时以太网则属于该层次中工业以太网的特色技术范畴。可以把工业以太网在该层的特色技术看作是一种现场总线技术。除了工业环境适应性改造的内容之外，通信实时性、时间发布与同步、控制应用的功能与规范，则成为工业以太网在该层次的技术核心。

　　无论是在工业环境下运行的计算机网络，还是基于普通以太网技术的控制网络，以及新兴的实时以太网，均属于工业以太网的范畴。工业以太网技术涉及到企业网络的各个层次。

　　三 工业以太网的特色技术

　　以太网进入工业应用领域所形成的工业以太网CONTROL ENGINEERING China版权所有，要在继承或部分继承以太网原有核心技术的基础上，面对环境适应性，通信实时性，时间发布与各节点间的时间同步、网络供电、本安防爆、网络的功能安全与信息安全等问题，提出相应的解决方案。以太网或互联网原有的核心技术是工业以太网技术的基础，而原有技术的基础上，对其环境适应性，通信实时性等实行相关改进、添加而形成的部分，就是工业以太网的特色技术。

　　1. 环境适应性

　　在工业环境下工作的网络要面临比办公室恶劣得多的条件。工业生产中面临的强电磁辐射、各种机械震动、粉尘、潮湿，野外露天的严寒酷暑、风霜雨雪、地下水中等工作环境。工业以太网要立足于工业应用环境，首先需要应对这些问题带来的困绕。

　　针对工业应用环境需要、具有相应防护等级的产品称之为工业级的产品。防护级工业产品是工业以太网特色技术的重要体现之一。这些工业级产品专门针对工作温度、湿度、振动、电磁辐射等工业现场环境的不同需要，分别采取了相应的措施。如工业以太网设备的元器件，其工作温度的适应范围一般要求较宽。其元器件的工作温度CONTROL ENGINEERING China版权所有，一般会选择在-20℃～+70℃或-40℃～+85℃乃至更宽。工业环境下，往往要求采用DIN导轨式安装。办公室使用的RJ45连接器，应用于工业环境太易损坏，连接不可靠。工业环境下的接插件应具有带锁紧机构等抗震动措施。设备壳体与电路板应具有抗电磁干扰、防水防雨、抗雷击等方面防护措施。设备的材质、强度、抗振动、抗疲劳能力等，都是需要考虑的问题。

　　工业用户因使用办公室商业级交换机而使网络处于故障多发状态，导致生产效率降低时，认识到了在工业环境中应该采用工业级产品。许多公司开发了针对工业应用环境需要、具有相应防护等级的产品。目前市场上典型的工业级的产品有：安装在DIN导轨上的导轨式收发器、集线器、交换机；冗余电源；特殊封装的工业级以太网接插件等。工业以太网交换机的目前的防护等级为IP20 ～IP40。当工业网络更深入地扩展到流程工业等制造业时，其防护等级需要增长至IP67～IP68。目前工业以太网的产品中，这部分产品占有主要的市场份额。

　　a. 网络供电

　　网络传输介质在用于传输数字信号的同时，还为网络节点设备传递工作电源者，被称之为网络供电。在办公室的信息网络中，网络节点设备的供电问题易于解决，网络传输介质只是用于传输信息的数字信号www.cechina.cn，没有网络供电的需求。而在工业应用场合，许多现场控制设备的位置分散，现场不具备供电条件，或供电受到某些易燃易爆场合的条件限制控制工程网版权所有，因而提出了网络供电的要求。因此网络供电也是适应工业应用环境需要的特色技术之一。有些现场总线，如基金会总线FF等就具备总线供电的能力。

　　工业以太网目前提出的网络供电方案中，一种是沿用IEE