用户中心

资讯 > 封面特写

深入了解工业以太网协议

作者:Mark T. Hoske2009.06.28阅读 16515

  工业以太网协议通常是标准的未改动版,而有时候会对其进行修改以更适用于工业用途。有些协议修改和制定的出发点就是为了满足各种实际应用的需要。

  工业以太网是工业网络中的一个新生力量,其硬件和软件能够更好地适应恶劣的外部环境。以太网的物理层通常包括坚固的连接器,电缆和交换机。
  同样,以太网的软件协议,通常采用TCP/IP及其在应用层上具有特殊能力的衍生协议,这些特殊能力可以帮助以太网更好地适应工业化应用,例如,被认为是运作、安全等应用方面所需要的优先次序或时序安排。
  IEEE 802.3以太网标准诞生于1983年,最初是为办公使用而设计的,之后为了满足工业应用的需要,其家族的规模日益庞大。事实上,由下图可见,从2006年底到2008年年中,几乎所有协议都经历了一次明显的需求上升的过程。显然,越来越多的工业领域开始采用了以太网技术。

深入了解工业以太网协议

  在过去的两年中,以太网在工业应用中的使用比例获得了极大的提高.左图显示了目前正在使用以太网协议(根据2008年5月Control Engineering的调查数据,图中上面一排)以及目前正在和将来计划使用(根据2006年12月Contro

l Engineering的调查数据,图中下面一排)各自所占的受访者比例对比。VDC Research Group(VDC)表示,在全球工业基础设施市场中,有线网络产品在2007年的销售额超过18亿美元(其中12亿美元与以太网有关),并且,在2012年之前,可以保持以每年24.6%的复合增长率快速增长。
  来源: Control Engineering research, May 2008, December 2006

  Altera Corp工业部的高级技术行销经理Jason Chiang指出,随着使用的增加,以太网实际上已成为电子通讯的局域网( LAN )事实标准。一开始它只是个使用了非屏蔽双绞线电缆构建的网络,而现在,以太网提供了“高可靠性,低成本CONTROL ENGINEERING China版权所有, 在10Gbps限度下,长距离上能够达到10/100/1000 Mbps的性能。” Chiang说。
  以太网大量使用的一个副作用是“以太网已经逐渐成为了‘标准’集的代名词,” Siemens 公司的Jeremy Bryant说,“对有些人来说,它甚至包括了类似畅销的商用交换机这样的硬件。而事实是控制工程网版权所有,这里并不存在涵盖了所有一切的单一‘标准’。”
  “以太网”的定义是,设备之间进行数据传输的布线系统。Bryant指出:“在ISO堆栈”,以太网只占协议栈的底部两层(层1和2 )。这有点像大多数现场总线所使用的RS - 485标准,关键是上面各层会发生什么。如果不是这样www.cechina.cn,以太网也就没什么特别的了。
  当更多的设备和应用程序连接到坚固的以太网物理层时,其协议可以仍然保持原始状态,或者修改成更符合工业需要的状态。
  Chiang继续补充道,虽然有少数工业系统可以将数据打包成标准的以太网数据包以直接利用商业以太网,但是大多数工业解决方案需要在OSI的第三层(及更高层次)定制软件并对媒体访问控制(MAC)进行硬件修改,来支持多种现场总线与工业以太网标准和实时性能的要求。Chiang说:“软件可移植到处理器/ DSP平台,或者更为合适的CONTROL ENGINEERING China版权所有,集成了处理器/DSP选项并支持灵活的工业以太网解决方案的FPGA平台。”

  非标准的标准
  Bryant坚持认为,基本的以太网“不能满足自动化的需要。因此,所有的工业以太网协议都是对IEEE 802.3标准的‘加强’。换句话说,所有的工业以太网解决方案(Profinet、以太网/ IP协议、EtherCAT等)都基于标准IEEE 802.3,但它们都无法自称是工业以太网的标准,因为目前工业网络并没有公认的标准族。”
  GarrettCom 公司的首席技术官和工程副总裁Lee House说,加固设备的软件,必须通过一种可预见的,可靠的方式来实现实时功能。要确保持续的正常运行时间和可靠性就必须采用冗余协议、容错软件设计,以及非常严格的测试标准。
  而且,不仅商业级设备具有广泛的适用范围,工业设备也必须支持多种相关的关键性传统协议。
  即便如此,工业以太网也没有一个全体通用的协议,National Instruments (NI) 产品行销工程师Irene Bearly说,用户通常必须在可互用性与确定性和速度之中做出权衡。
  以太网协议可分为三类:非实时协议、实时协议和硬实时协议。 Bearly说:三类中: 1.非实时协议能在标准以太网上提供开放式的连接,但其反应次数较少;2.实时协议采用设备广播配置技术,最大限度地减少了循环次数CONTROL ENGINEERING China版权所有,有时亦采用包优先技术,如支持可减少开关感应扰动的服务质量(QoS)的IEEE 802.1D/Q。EtherNet /IP和Profinet RT就

版权声明:版权归控制工程网所有,转载请注明出处!

频道推荐

关于我们

控制工程网 & CONTROL ENGINEERING China 全球工业控制、自动化和仪器仪表领域的先锋媒体

CE全球

联系我们

商务及广告合作
任小姐(北京)                 夏小姐(上海)
电话:010-82053688      电话:18616877918
rendongxue@cechina.cn      xiashuxian@cechina.cn
新闻投稿:王小姐

关注我们的微信

关于我们 | 网站地图 | 联系我们
© 2003-2018    经营许可编号:京ICP证120335号
公安机关备案号:110102002318  服务热线:010-82053688