以太网无处不在
企业级网络的目标是将所有计算机、应用程序、打印机、控制系统、智能设备和Internet/intranet连接在一起，实现整个公司的实时通信。长期以来，以太网一直是企业业务级别的网络选择，最近的报告坚持认为，以太网适用于工业网络，并允许单一的网络架构……
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企业级网络的目标是将所有计算机、应用程序、打印机、控制系统、智能设备和Internet/intranet连接在一起，实现整个公司的实时通信。
长期以来，以太网一直是企业业务层的网络选择，最近的报告坚持认为，以太网适用于工业网络，并允许从会议室到车间的单一网络架构。
要明白以太网本身并不能提供完整的解决方案。看一下开放系统互连(OSI)模型，就会发现需要七层物理媒体和兼容的协议来在物理媒体之间移动数据、从物理媒体移动数据以及沿着物理媒体移动数据。在应用层实现了网络通信的目标。介于两者之间的是协议，如TCP(传输控制协议)和IP(互联网协议)，我们都听说过，但我们大多数人不太了解。网络用户希望这些层保持透明。只要信息可靠、安全、及时地进出应用程序，用户就不会关心底层。
回顾“旧的”以太网有助于说明为什么以太网现在已经“为工业网络的黄金时间做好了准备”。
最初的以太网实现使用总线架构，其中电缆连接机器到机器，并在每一端进行终端(参见以太网拓扑图)。以太网的总线拓扑允许设备在网络上放置数据包，只要设备检测到线路上有静默。两个或更多的设备可以同时确定将数据放在线上是正确的。当这种情况发生时，数据可能会发生冲突，传输设备必须重传，在收到数据接收确认之前可能会重传几次。多个设备同时发送数据的能力、数据发生冲突的能力以及设备根据需要重新传输数据的能力阻止了确定成功数据传输的时间段。这被称为非确定性并阻止以太网应用于需要实时数据交换的应用。
开放系统接口模型通常用于解释
物理层媒体和协议的必要实现
网络实施成功。
实现决定论
拓扑设计、通信管理设备、速度和冗余的改进使以太网在实时工厂地面应用中成为可行的考虑因素。
业务级别的分布式计算技术和客户机/服务器体系结构增加了以太网在预定基础上在机器之间共享数据的需求;决定论是必要的。
最终，以太网星型拓扑被开发出来，用于管理数据流并提供确定性。在星型拓扑中，每个网络设备都位于自己的网段上，所有网段都使用交换集线器连接(参见以太网拓扑图)。
交换集线器提供数据缓冲，并具有智能，可以知道哪些部分的设备需要数据。通过数据缓冲引入的延迟被交换集线器的能力抵消，以最大限度地减少数据冲突，从而减少数据重传。
交换集线器可以连接到其他交换集线器，数据可以与其他分段网络区域中的设备共享。拥有数据的设备和需要数据的设备之间的数据管理称为发布者/订阅者模型。
以太网以10、100和10亿比特每秒(Mb/sec)的速度运行。较高的两种速度通常分别被称为快速以太网和千兆以太网。
使用相同的双绞线布线，10 Mb/秒的安装可以升级到100 Mb/秒，考虑到安装和生命周期成本，这是一个显著的好处。
千兆以太网最初是为光纤物理媒体设计的，但思科系统公司(San Jose, california)最近宣布它成功地在双绞线上运行了千兆以太网。
专有控制系统网络在控制器和操作员接口之间主要是冗余的，因此工厂车间的冗余已成为一个问题事实上的标准要求。
尽管在工厂使用的以太网标准与在办公环境中使用的以太网标准相同，但其实现却有很大的不同，特别是涉及到冗余时。例如，当必须实时交付控制数据以避免过程偏移时，冗余通信设备必须在小于300毫秒的时间内切换。这比商业网络管理设备通常提供的速度要快得多。
工业以太网
以太网正在控制和I/O级别的工业网络中占据一席之地，但工厂需要工业强度的产品，如Hirschmann 's(新泽西州Pine Brook)的冗余管理器或synergy Micro Systems(伊利诺伊州Downers Grove)。以太网和现场总线卡。
在使网络设备达到工业强度的规格中，它能够在32至140°F(0至40°C)的环境中运行;由低压电源供电，如18至24伏直流电。
一些控制系统制造商，包括Fisher-Rosemount (Austin, Tex.)、ABB (Rochester, N.Y.)、Foxboro (Foxboro, Mass.)和Rockwell Automation (Mayfield Heights, O.)正在使用以太网连接控制器和操作界面设备，以形成以控制为中心的以太网架构。
一些制造商正在形成以设备为中心的以太网架构，其中I/O设备直接连接到以太网网络或收集在以太网兼容的I/O数据集中器中。
许多这些以控制和设备为中心的体系结构使用专有的或供应商开发的开放协议，如ControlNet和DeviceNet，但使用以太网作为物理和传输机制，利用相关的规模经济。
一些控制和I/O设备制造商已经开始提供以太网、TCP/IP和HTTP协议，为工厂提供web功能。
施耐德自动化业务(马萨诸塞州北安多弗)已经增加了web服务器技术。Modicon Quantum PLC(可编程逻辑控制器)、Opto 22 (Temecula, Calif.) Snap I/O产品线、Zone Automation (Temecula, Calif.)面向对象的以设备为中心的服务器，以及Total Control (Melrose Park, Ill.)FactoryWeb控制器和人机界面。
Opto 22的Snap-B3000-Net支持通过同一条以太网线同时执行多个协议。封装在同一个I/O数据集中器中的是一个OPC服务器和一个web服务器，加上对Modbus/TCP的支持，以集成Modbus支持的软件，以及用户开发的visual basic、C/ c++和ActiveX应用程序的包处理。
AMR研究公司(波士顿，马萨诸塞州)最近的一份报告支持了这些制造商的愿景，该报告描述了相对简单的设备，松散耦合，并广泛分布在工厂车间，形成AMR所谓的泛在计算和控制(UCC)。
AMR预计，工厂将密集部署“专用”分布式网络服务器，这些服务器使用嵌入式操作系统和应用程序，连接到工厂底层模仿互联网的以太网拓扑。
最近一篇文章《商业周刊》提出了类似的愿景，但在消费领域。像微软、惠普、索尼和飞利浦这样的公司正在积极开发智能家电(IA)，将专门为消费目的而建造的家电(如网络电视、网络感知摄像机和相机以及网络电话)直接连接到互联网。为IAs开发的基于消费者的硅将提供给工业传感和控制设备制造商，使AMR的UCC视觉具有成本效益。
以太网可以实现为星型(左)或总线(右)拓扑。每个人都有
优点和缺点，但星形拓扑最常被推荐用于工厂地面
控制和设备级网络。
规划未来
在UCC和IA的讨论中，以太网仍然是一种可行的物理媒体。
未来以太网的数量取决于应用程序需求，包括设备如何接收电力，以及是否需要本质安全。以太网不能很好地满足这两种需求，但不要根据过时的看法和信息就认为以太网在工厂车间是可行的。新的以太网技术几乎每天都在出现。今天的以太网与20世纪80年代以太网的相似之处，就像今天的个人电脑与那个时代的计算机的相似之处一样。
给那些纠结于现场总线和车间网络决策的用户的信息是，将以太网部署在离车间越近越好。在现场总线解决方案有意义的领域，设计一个拓扑并使用将来可以支持以太网的布线。这种方法最有可能使核电站的网络架构适应未来。
开放网络是联盟的新目标
希望建立一个像互联网一样的开放工业网络协议，工业自动化开放网络联盟(IAONA)在ISA/98期间举行了第一次会议。
以OSI模型为讨论基础，与会者承认互联网客户端和服务器使用不同的操作系统，应用程序每天通过以太网使用TCP/IP连接和共享信息。这是否是最好的解决方案并不重要;因特网是一个开放的网络。它已经被定义，产品已经被构建，并且已经进行了数不清的测试。IANOA要传达的信息是:“停止与互联网对抗，接受并拥抱它。”
浏览器不是雄辩的界面的说法是正确的，但它们是可识别的，舒适的，并且将继续发展。随着Internet使用的增加，开发人员面临着创建新方法来显示信息的挑战。Java、ActiveX和HTML(超文本标记语言)将加入SGML(标准化通用标记语言)和XML(可扩展标记语言)，以及其他语言。
关注潜力
IAONA成员声称，如果工业产品制造商理解每个设备都将连接到模仿互联网FTP服务器的网络，那么设计要求、营销策略和上市时间就会有所不同。
与互操作性、操作系统、设置和安装、版本控制、数据传输、警报和警告、状态监控以及调试和维护相关的问题将消失或减至最低。例如，可以通过安全登录提供“现场”供应商设备支持。
修订控制管理几乎可以被取消。有了互联网，用户不需要跟上互联网服务器和服务提供商的升级。
警告和警报可以通过电子邮件服务器自动处理到计算机、手机、传呼机等。消息可以包含数据，并使用接收人最清楚的语言。可以建立响应需求，以便自动升级通知，直到接收到响应。
据IAONA联盟成员、NETsilicon (Waltham, massachusetts)的迈克•罗姆尼斯(Mike Romanies)说，如果IAONA的解决方案能够将网络通信芯片嵌入自动售货机、加油站、托管转移公用电能表、机器和过程控制器、发射机、家庭安全系统和电视等设备中，那么将一台设备连接到网络的成本将达到10至15美元。
有关IAONA活动的更多信息或参与“问题调查”，请访问
R2-D2和C-3PO可能很快就会出现
在流行的《星球大战》系列电影中，两台电脑R2-D2和C-3PO合作解决问题，并为对抗黑暗势力的人类英雄提供信息。在不久的将来，万维网(www)将允许类似的合作。
最成功的网络是互联网。万维网在因特网上使用的协议是超文本传输协议(HTTP)。
当HTTP最初设计时，没有办法预测有多少与网络相关的流量会占据互联网。1997年发布的HTTP 1.1“调整”了这个努力工作的协议的性能，但HTTP- ng(下一代)正在开发中，以将www转变为智能web。HTTP- ng包含了更具可扩展性的体系结构，并将HTTP 1.1与DCOM(分布式公共对象模块)和CORBA(公共对象请求代理体系结构)中的特性混合在一起，以形成机器可读的格式，并允许机器在www上协作而无需人工干预。
HTTP-NG的完全实现还有很长的路要走，但HTTP-NG无疑会在R2-D2和C-3PO的真实版本等待的工厂车间找到它的方式。
在线
控制工程在线额外:网络术语的综合列表。还在
1999年3月，《网络硬件:建立连接》
1998年12月，“以太网走向过程控制”
1998年9月，“网络I/O策略连接”
1998年1月，“连接到数字工业网络的好处”
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