关于工业以太网的答案

以太网是工业应用的一个很好的解决方案有很多原因。

• 以太网具有原始速度。这意味着位时间(传输单个数据位所需的时间)非常短;10mbit网络为100ns，更常见的100mbit安装为10ns。由于以太网数据帧的“开销”可能相当大，这一优势被略微抵消了。最小以太网帧大小为567位或72字节，因此最小有效负载为46字节。要使用以太网发送一小段数据，必须在同一次传输中通过网络发送大量其他数据。这相当于用一辆18轮货车从A地运送一封邮件到b地。虽然以太网的18轮货车确实很快，但这个过程仍然是浪费的;特别是当更多的数据(最多46字节)可以打包到数据帧中而不降低速度时。
• 以太网支持多种业务。例如，启用以太网的设备可以以PDF文件的形式携带数据表。必要时，安装团队可以检索这个PDF文件。其他有用的服务是可能的，并已在许多情况下实现。
• 程序员发现以太网很容易使用。第一个原因是程序员使用PC来编写应用程序逻辑，而每台PC都有一个内置的以太网端口。不需要携带转换硬件和编程适配器。便利性不可低估，因为它可以立即带来更好的诊断，从而提高系统正常运行时间。
• 同一台物理设备上可以实现多个基于以太网的协议。在过去，机器制造商必须根据最终用户的要求使用不同的plc，必须熟悉几种明显不同类型的硬件及其配置工具。对于以太网设备，机器制造商可以简单地打开某种协议。在大多数情况下，上面提到的其他服务是相同的。一个例子是基于以太网的身份识别控制RFID系统。今天，该设备支持以太网/IP、Profinet、Modbus/TCP和TCP/IP，所有这些都在相同的硬件上。其他服务包括允许下载数据表的Web服务器、电子邮件客户机和启动标记读写操作的Java applet。Web界面不会改变。类似地，用于从不同plc启动RFID读写的命令结构是相同的。

很难评论为什么会出现不同的以太网协议。在大多数情况下，相互竞争的PLC制造商创建了不同的协议，每个制造商都声称有更好的解决方案。在其他更专门的情况下，首先开发协议是为了解决一组特定的性能参数(例如，驱动器协调)。后来，这些功能由两种解决方案解决，驱动器和数字。起初，硬盘并没有与数字竞争。然而，现在它们已经成为竞争对手，因为这两个解决方案都处理相同的需求集。从长远来看，似乎所有协议都将尝试解决所有需求。这是否会起作用还有待观察。有一件事是肯定的。如果今天的协议之战与10年前的网络之战有任何相似之处，那么用户将是输家。

由于以太网拓扑本质上是点对点的，因此创建以交换机为中心的星型拓扑是唯一可行的解决方案。(集线器会导致数据帧碰撞，因此不可能用于自动化应用。)从历史上看，这些限制一直是个问题。新的硬件设计包括每个设备上的开关，从而消除了星形拓扑的限制，并允许环形和雏菊链拓扑。这一设计改进无疑是朝着正确方向迈出的一步。但是，将这种拓扑缺陷与以太网协议框架仍然太大且难以携带仅少量信息这一事实结合起来，以太网在传感器/执行器级别上需要另一个网络应该变得很清楚。存在一种解决方案(称为“as接口”)。

将以太网与as接口(对PLC透明)结合使用了每种解决方案的优点。AS-Interface是无拓扑的，可以从大量底层现场设备(包括传感器、安全I/O和模拟设备)采集I/O数据，并将其整合到以太网中。在这里，数据在一个以太网帧中有效地传输。这种效率带来了卓越的安装灵活性，具有高度分布的I/O(由于as接口)以及在上层网络上的高速通信和诊断(由于以太网)。

用户已经解决了应该使用铜还是纤维的问题:答案是两者都是。

虽然基于以太网的系统可以在没有IT部门帮助的情况下实现，但利用IT专业知识似乎是谨慎的做法。如果一个网络完全脱离外部世界(不需要IT)，那么这个网络应该是安全的。然而，在这种情况下，从外部获得帮助是不可能的。考虑到这一点，如果控制工程师与IT讨论他们的需求和问题，他们可能会更好。IT部门可以在网络安全、监控和获得外部帮助方面提供帮助。来自IT的输入肯定会产生更高效的解决方案和更高的系统可用性。

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- Helge Hornis，博士，倍加富智能系统经理。由Mark T. Hoske编辑，CFE Media，控制工程，www.globalelove.com．

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