對于工業(yè)以太網(wǎng)，有些朋友熟悉、有些陌生，為增進(jìn)大家對工業(yè)以太網(wǎng)的認(rèn)識，有必要對工業(yè)以太網(wǎng)予以進(jìn)一步介紹。本文對于工業(yè)以太網(wǎng)的介紹，主要在于闡述工業(yè)以太網(wǎng)和傳統(tǒng)以太網(wǎng)的比較。如果你對本文即將探討的內(nèi)容存在一定興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

    近年來，智能化的浪潮越來越熱，人們更多的將目光聚焦于高科技，市面上也出現(xiàn)了很多的機(jī)器人產(chǎn)品，形態(tài)各異，給我們的生產(chǎn)生活帶來了很大的便利，前景非常令人期待。在機(jī)器人產(chǎn)品不斷完善的過程中，機(jī)器人的配件起著不可忽視的作用。

    一、工業(yè)以太網(wǎng)介紹

    什么是工業(yè)以太網(wǎng)?工業(yè)以太網(wǎng)是指技術(shù)上與商用以太網(wǎng)兼容，但在產(chǎn)品設(shè)計上，在實時性、可靠性、環(huán)境適應(yīng)性等方面滿足工業(yè)現(xiàn)場的需要，是繼現(xiàn)場總線之后發(fā)展起來的，很受認(rèn)同同時富有發(fā)展前景的一種工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)。其本質(zhì)就是太網(wǎng)技術(shù)辦公自動化走向工業(yè)自動化。

    工業(yè)以太網(wǎng)的一個重要應(yīng)用是交換機(jī)，即應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域的以太網(wǎng)交換機(jī)設(shè)備，由于采用的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)其開放性好、應(yīng)用廣泛;能適應(yīng)低溫高溫，抗電磁干擾強(qiáng)，防鹽霧，抗震性強(qiáng)。

    二、以太網(wǎng)與工業(yè)以太網(wǎng)的區(qū)別

    工業(yè)以太網(wǎng)是指技術(shù)上與商用以太網(wǎng)兼容，但在產(chǎn)品設(shè)計上，在實時性、可靠性、環(huán)境適應(yīng)性等方面滿足工業(yè)現(xiàn)場的需要，是繼現(xiàn)場總線之后發(fā)展起來，最  被認(rèn)同也最  具發(fā)展前景的一種工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)。

    工業(yè)以太網(wǎng)的本質(zhì)就是以太網(wǎng)技術(shù)辦公自動化走向工業(yè)自動化。

    【操作要求】

    1.工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的高溫、潮濕、空氣污濁以及腐蝕性氣體的存在，要求工業(yè)級的產(chǎn)品具有氣候環(huán)境適應(yīng)性，并要求耐腐蝕、防塵和防水。

    2.工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的粉塵、易燃易爆和有毒性氣體的存在，需要采取防爆措施保證安全生產(chǎn)。

    3.工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的振動、電磁干擾大，工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)必須具有機(jī)械環(huán)境適應(yīng)性(如耐振動、耐沖擊)、電磁環(huán)境適應(yīng)性或電磁兼容性(EMC)等。

    4.工業(yè)網(wǎng)絡(luò)器件的供電，通常是采用柜內(nèi)低壓直流電源標(biāo)準(zhǔn)，大多的工業(yè)環(huán)境中控制柜內(nèi)所需電源為低壓24V直流。

    5.采用標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌安裝，安裝方便，適用于工業(yè)環(huán)境安裝的要求，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)器件要能方便地安裝在工業(yè)現(xiàn)場控制柜內(nèi)，并容易更換。

    以太網(wǎng)產(chǎn)生延遲的主要原因是沖突，其原因是它利用了CSMA/CD技術(shù)。在傳統(tǒng)的共享網(wǎng)絡(luò)中，由于以太網(wǎng)中所以的站點，采用相同的物理介質(zhì)相連，這就意味著2臺設(shè)備同時發(fā)出信號時，就會出現(xiàn)信號見的互相沖突。為了解決這個問題，以太網(wǎng)規(guī)定，在一個站點訪問介質(zhì)前，必須先監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)上有沒有其他站點在同時使用該介質(zhì)。如果有則必須等待，此時就發(fā)生了沖突。為了減少沖突發(fā)生的幾率，以太網(wǎng)常采用1-持續(xù)CSMA，非持續(xù)CSMA，P-持續(xù)CSma  的算法2。

    由于以太網(wǎng)是以辦公自動化為目標(biāo)設(shè)計的，并不完全符合工業(yè)環(huán)境和標(biāo)準(zhǔn)的要求，將傳統(tǒng)的以太網(wǎng)用于工業(yè)領(lǐng)域還存在著明顯的缺陷。但其成本比工業(yè)網(wǎng)絡(luò)低，技術(shù)透明度高，特別是它遵循IEEE802.3協(xié)議為各現(xiàn)場總線廠商大開了方便之門。

    以太網(wǎng)的缺陷

    1、確定性

    由于以太網(wǎng)的MAC層協(xié)議是CSMA/CD，該協(xié)議是的網(wǎng)絡(luò)上存在沖突。對于一個工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，如果存在著大量的沖突，就必須多次重發(fā)數(shù)據(jù)，使得網(wǎng)絡(luò)間通信的不確定性大大增加，帶來系統(tǒng)控制性能的降低。

    2、實時性

    在工業(yè)控制系統(tǒng)中，在一個事件發(fā)生之后，系統(tǒng)必須在一個可以準(zhǔn)確預(yù)見的時間范圍內(nèi)作出反應(yīng)。而工業(yè)上對數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性要求非常高，數(shù)據(jù)的更新是在數(shù)十毫秒完成。而以太網(wǎng)的CSMA/CD機(jī)制，當(dāng)發(fā)生沖突時重發(fā)數(shù)據(jù)，可以嘗試16次，這種解決沖突的機(jī)制是以付出時間為代價的。

    而設(shè)備的掉線，可能會造成重大的設(shè)備或者人身安全事故。

    3、可靠性

    以太網(wǎng)是為商業(yè)設(shè)計的，但應(yīng)用到工業(yè)現(xiàn)場，面對惡劣的工況、嚴(yán)重的線間干擾，必然降低其可靠性。所以工業(yè)網(wǎng)絡(luò)要求具有高的可靠性，可恢復(fù)性以及可維護(hù)性。

    工業(yè)以太網(wǎng)的解決機(jī)制

    1、交換技術(shù)

    將共享的局域網(wǎng)進(jìn)行有效的沖突域劃分機(jī)制。各個領(lǐng)域之間用交換機(jī)連接，減少沖突問題和錯誤傳輸。這樣可以盡量避免沖突的發(fā)生，提高系統(tǒng)的確定性。

    2、高速以太網(wǎng)

    沖突的發(fā)生與負(fù)載有關(guān)，負(fù)載越大，發(fā)生沖突的概率越大。提高以太網(wǎng)的通訊速度，可以有想降低網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷。

    3、IEEE1588對時機(jī)制

    IEEE1588定義了一個在測量和控制網(wǎng)絡(luò)中，與網(wǎng)絡(luò)交流、本地計算和分配對象有關(guān)的精確同步時鐘的協(xié)議(PTP)。此協(xié)議并不是排外的，但是特別適合于基于以太網(wǎng)的技術(shù)，精度可達(dá)微秒范圍。它使用時間印章來同步本地時間的機(jī)制。即使在網(wǎng)絡(luò)通信時同步控制信號產(chǎn)生一定的波動時，它所達(dá)到的精度仍可滿足要求。這使得它尤其適用于基于以太網(wǎng)的系統(tǒng)。通過采用這種技術(shù)，以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議不需要大的改動就可以運(yùn)行于高精度的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)之中。在區(qū)域總線中它所達(dá)到的精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了現(xiàn)有各種系統(tǒng)。此外，在企業(yè)的各層次中使用基于以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有著巨大的優(yōu)勢。

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