关于工业以太网和办公以太网要知道什么

曾经有一段时间，工业现场网络都有不同的硬件要求。HART需要一个能够注入和读取叠加在模拟信号上的信号的单元，RS232需要两根信号线和一个接地，RS485需要两对差分信号线。机器制造商和终端用户都必须投资电缆、适配器和培训，以服务所有不同的网络。虽然这些网络仍然存在，但它们对新安装的普及程度正在下降。根据HMS工业网络2018年的年度研究，以太网已超过所有其他标准，占新安装的52%。没有迹象表明这一趋势会在短期内放缓。

这种融合是很好的，因为这意味着我们不需要学习那么多不同的标准，也不需要保留特殊的电缆。我们已经在家里和办公室看到了以太网。我们熟悉蓝色电缆、透明塑料RJ-45连接器和地下室里的路由器。很多熟悉的知识可以支持我们在工业自动化中使用以太网，但有一些重要的区别需要注意。本文基于“工业以太网设计指南．”

决定论

我们经常听到网络速度定义为兆比特每秒(MB/s)。在工业应用中，网络硬件通常是100mb /s, 1000mb /s越来越受欢迎。在办公室中，这通常是重要的速度度量，但在工业控制网络中，确定性是最重要的。当我们高速控制或监控真实事件时，我们必须在一致的时间框架内与设备通信。如果办公室网络上的打印机在接收文件时出现2秒的延迟，这没有问题，但如果伺服服务器必须等待那么长时间，那可能是灾难性的。这里最重要的设计考虑因素是保持自动化网络与办公网络分离。

噪声免疫力

工业环境有电磁噪声。有很大的电流，通常由开关电源设备驱动，如变频驱动器(vfd)，以产生高频谐波和电磁干扰(EMI)而臭名昭著，会影响其他设备。我们有几个选项来减少EMI对我们网络的影响-隔离，扭曲信号对，键合和屏蔽。一个好的设计包括这四个方面。要知道的有很多，但遵循制造商的建议会让你达到大部分目的。例如，VFD手册总是谈到接地和连接。

环境评价

工业环境可能对组件非常苛刻。极端温度、活动部件、活性化学物质和高电压都是常见的。每根电缆和设备都需要对环境进行额定或封闭以保护它。

可以购买网线来抵御各种恶劣的环境。所有电缆必须具有外壳或线槽中额定最高电压的绝缘。这意味着，即使以太网是低电压的，它通常仍然需要一个600V的额定护套。如果电缆在正常操作过程中会弯曲，请使用额定弯曲的电缆。如果它将通过一个暴露的托盘，NEC需要一个更坚固的护套来防止机械损坏(购买托盘级电缆)。对于其他具有机械挑战性的环境，有抗压和耐磨电缆。最后，电缆可以获得极端温度、阻燃性和耐油/耐化学性的评级。

工业以太网协议

当我们在办公室插入以太网电缆时，我们通常期望它能正常工作。我们不需要知道电缆内部发生了什么。然而，在工业中，并不是所有的以太网都是兼容的，所以我们必须对正在发生的事情有更多的了解。

协议是设备通过以太网电缆进行通信时使用的语言。通常，协议是分层使用的，低级协议为高级协议提供基础。由于工业应用程序与建筑/办公室/家庭网络有不同的需求，因此存在专门满足这些需求的协议，每种协议都有自己的权衡。当一个工业协议被定义在一个广泛使用的协议(通常是TCP/IP)之上时，就可以使用标准的体系结构和硬件。当协议定义在较低级别时(堆叠在少数其他协议上)，体系结构和硬件选项可能会受到更多限制。这两大类别之间的另一个权衡是性能。低级协议通常比高级协议更具确定性。

在实际应用中，以太网协议通常由可编程逻辑控制器(PLC)选择。每个PLC制造商都有自己的偏好，虽然有些制造商提供了一些选项，但如果您坚持使用该制造商的标准，通常会得到最好的结果(最简单的实现，最好的支持)。这些制造商中的每一个都在定义他们最喜欢的协议的标准组织中发挥了关键作用。

总结

广泛采用以太网为自动化(以及构建和维护它的人员!)带来了许多好处。我们将重新定义来自IT世界的健壮的标准、工具和个人经验。添加工业意图的粉尘将这些标准变成一个灵活、强大、易于使用的通信标准，为我们的自动化提供动力。一如既往，了解是成功的一半。办公以太网和工业以太网之间的微小差异可能意味着头痛和一帆风顺之间的差异。别让这些小事妨碍你。不断学习，注重细节，用以太网过好生活。

乔恩•布林  创始人/所有者布林机器自动化服务公司是CFE Media 内容合作伙伴。本文最初发表于布林机器自动化服务的博客．由网页内容经理克里斯·瓦夫拉编辑，控制工程， CFE媒体与技术，cvavra@cfemedia.com．

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关键词:工业以太网，以太网协议

工业以太网和办公以太网可能看起来相似，但有关键的区别。

关键方面包括决定论，电磁干扰(EMI)，噪声抗扰性和环境评级。

对于制造商,以太网协议通常由它们使用的可编程逻辑控制器(PLC)的类型和制造商首选的以太网协议决定。

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