谁在以太网中加入了“工业”?
工业以太网硬件可以在不溺爱机箱的情况下承受工厂车间的损失，允许更短的电缆运行，更简单的分布式(而不是集中式)设计，以及比商业级以太网交换机，路由器，集线器，网关和连接器更高的可靠性。应用于以太网硬件的工业等级(如NEMA 4x或IP67及以上)意味着设备可以…
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工业以太网硬件可以在不溺爱机箱的情况下承受工厂车间的损失，允许更短的电缆运行，更简单的分布式(而不是集中式)设计，以及比商业级以太网交换机，路由器，集线器，网关和连接器更高的可靠性。应用于以太网硬件的工业等级(如NEMA 4x或IP67及以上)意味着设备可以处理极端温度(高达-40至85°C)，甚至液体和灰尘，并保持可靠的性能数年而不是数月。
如果商用以太网设备可靠地封装和冷却，这可能足以保持可靠性。除此之外，更高的工业设计成本将减少故障之间的平均时间，可能防止过程中断或数据丢失。这完全取决于应用程序。例如，思科系统公司(Cisco Systems Inc.)虽然在各种网络应用领域都很有名，但它也是意识到工业环境带来严峻挑战的公司之一。思科与霍尼韦尔(Honeywell)和罗克韦尔自动化(Rockwell Automation)达成了协议，这两家公司更了解客户在流程和离散制造业务方面的需求。
工业包装
Opto 22的高级技术顾问汤姆·爱德华兹承认，外壳可以创造奇迹。Edwards认为安装主要是“使以太网硬件适合工业环境....”大多数现成的设备都非常适合工业安装，如果它能在这些类型的设置中免受正常的颠簸和刮擦。“工业”设备的大部分额外成本是为了防止损坏而增加的包装，并使其适合19英寸的尺寸。架。”
为了使以太网设备工业化，泰科电子产品经理Greg Paukert说，使用抗冲击塑料和橡胶材料“密封许多化学物质，包括水，使产品具有10到20年的使用寿命。”Paukert补充说，连接器采用了积极的锁定耦合系统，确保了互连“完全啮合和正确匹配”。
当人们想到工业级时，他们想到的是可以在最恶劣条件下运行的硬件，自动化直接通信产品经理克里斯哈里斯说。各种标准适用于以太网工业。
哈里斯说:“工业硬件即使在极端温度、浪涌(IEEE-472)、极端振动(IEC 68-2-6)和危险场所(UL 1604, CSA C22.2/213 (Class 1, Div. 2))下也能正常运行。”
Moxa技术公司的全国产品销售经理Eddie Lee说，设计上的差异意味着“工业以太网交换机的规格通常比同类办公级设备的规格强两到三倍。”工业以太网交换机的1级，Div. 2等级允许在可能存在可燃气体或颗粒的危险场所运行，Lee说，例如石油和天然气，半导体，纸浆和造纸以及其他市场。
施耐德电气北美自动化产品经理Richard Hutton说，开关暴露的频率也会产生影响。“如果频繁访问交换机或电缆，则需要更坚固的连接点或设备。”
信号干扰
倍福自动化I/O系统产品经理Skip Hansen解释说:“嘈杂的环境可能是电焊机、变频驱动器(vfd)和感应加热器。所使用的开关应能够安装在控制柜或独立。在单机情况下，应考虑通过IP67防护等级认证的开关。”
Phoenix Contact美国业务部门自动化产品经理Larry Komarek说，工业电气噪声的其他贡献者包括螺线管，电机和运动控制。Komarek说:“按照IEC 61000-4系列规格设计的工业以太网设备的电气噪声抗扰度比通常按照EN 55024和50082-1规格设计的商用设备高两到三倍。”泰科公司的Paukert表示，希望更多地使用“屏蔽的、电镀的塑料插座，以达到>20dB的屏蔽效果”。
硬布线
Belden工业市场经理Frank Koditek表示，无论网络设备是分布式和暴露的，还是集中式和封闭式的，“商用现货(COTS)以太网布线和连接都不足以承受这些压力，并继续提供自动化和控制网络所需的信号传输性能。”Koditek警告说，在工厂内，网络组件及其电缆可能会暴露在极端温度、阳光、溶剂、油、水分和化学品中。
它们还会受到电缆的机械压力，因为电缆会被过度拉扯，以及工厂地面活动造成的磨损、压碎或切断的风险。Koditek说，6类或5e以太网电缆避免了“典型的网络故障情况，从增量损坏和性能下降，到间歇性操作，再到灾难性故障”。
连接器、网络故障
连接器也很重要。伍德黑德工业公司工业通信总经理Ed Nabrotzky说:“几乎70%的网络故障是由于涉及电缆和连接器的机械故障造成的。东西可能会松动、磨损、关闭后安装不正确，甚至被叉车撞倒后被切断。商用级电缆和塑料连接器根本无法承受工厂车间的滥用。”Nabrotzky说，特殊的材料和设计技术创造了坚固耐用的产品，可以在工业条件下生存。
一些现成的RJ45连接器在针对公认的冲击和振动规格进行测试时表现良好;罗克韦尔自动化Logix/NetLinx业务营销经理布莱恩·奥尔顿(Brian Oulton)说，其他公司则没有。“许多工业以太网标准也认可在许多工业应用中有效的IP65和IP67环境密封连接器(例如M12)，”Oulton说。
内部更严格的协议
除了加固的设备、电缆和连接器外，工厂车间应用程序还可能需要在以太网物理层上运行工业协议。
协议的选择“取决于特定位置自动化设备的性质，”Lantronix的产品经理Brian Tutor说，“然而，在工业环境中最常用的协议是Modbus TCP、以太网/IP和Profinet。（控制工程“以太网协议的典型坚固特性包括:宽温度(-40至70°C)，高冲击和振动测试，电气隔离和FM 1级，Div. 2批准用于危险场所，”Tutor说。
罗克韦尔的Oulton建议工业以太网协议和连接产品应该包含适当的错误检查和诊断，以便在通信出错或中断时采取行动。“例如，许多协议包含校验和和适当的确认，以确保及时可靠的数据传输，并且许多I/O产品被设计为在通信停止时移动到用户选择的值，”Oulton说。
交换式以太网减少碰撞
根据Advantech公司产品经理Paul Wacker的说法，今天的交换式以太网已经解决了通信可靠性和性能方面的问题，“使用以太网交换机实际上已经消除了网络争用问题(称为冲突)，以太网交换机可以智能地将消息从一个设备转发到另一个设备，确保了确定性的性能，”Wacker说。“10/100 Base-TX以太网利用磁耦合和差分信号，减少了设备与外部EMI/RFI源之间地电位差异造成的通信干扰。为了提供额外的保护，应该使用光纤电缆。”
施耐德电气的Hutton喜欢工业以太网硬件设计，它包含了额外的安全性或冗余措施，以保持系统的正常运行，例如使用快速生成树功能，单个IP地址过滤和使用光纤双电缆。
安装、维修
由于工业以太网正在迅速成为自动化控制系统内部和之间的主要实时网络，Phoenix Contact的Komarek说，网络基础设施产品通常由支持控制系统的工厂现场人员提供支持。“软件配置接口、布线和安装安排必须与他们所支持的基于PLC/ pc的控制系统相似，”Komarek说。“在基于it的系统中，软件配置是在类似dos的文本屏幕中进行的。工业选项，如内存模块，诊断显示器等，允许工厂人员在没有笔记本电脑的情况下安装。IT设备依靠中央监控控制台诊断系统状态。”
自助服务设计是一个优势，Hutton补充说，当“工业以太网系统被设计为使用简单的工具和接口方法(如数据和配置的Web浏览器视图)来最小化维护。”工厂维护人员可以自己维护和监控系统，而不是等待IT专业人员的帮助。”
Moxa的Lee说，越来越多的权宜之计是走向工业化的另一个原因。他说，工业以太网交换机通常使用din导轨或面板安装选项安装在坚固的金属外壳中，而大多数商业交换机无法方便地安装在控制面板内，除非建立架子并将设备捆扎到位。此外，Lee补充说，工业级设备通常有报警接点，这可以帮助避免或最大限度地减少停机时间。
资本与生命周期成本
有时人们选择商业产品是因为资本成本较低。当环境因素导致商业产品更频繁地更换时，生命周期成本可以使工业设计值得投资。
Ethernet Direct的业务开发经理Larry Winchester表示，有资本成本限制的公司不再需要选择不那么坚固的低成本商业产品。“由于工业管理型交换机价格高昂，许多公司正在使用商用交换机或非管理型工业交换机。与其他工业品牌相比，Ethernet Direct在不牺牲质量、可靠性和性能的情况下，将工业以太网产品的成本降低了40%，”温彻斯特说，通过自动化比较、选择、报价和订购。他补充说，在线支持和广泛的工业以太网参考库提供了高水平的支持。
www.br-automation.com
www.ctrlink.com/tips
www.dataradio.com/control
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其他产品、联系人和资源紧随其后。
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| 根据这个封面故事，听听 控制工程教程播客:如何把“工业”以太网。 www.globalelove.com/podcasts 产品工业以太网:集线器、路由器、交换机、无线 www.globalelove.com/article/CA644026.html GE发那科白皮书:用双冗余10/100或千兆以太网取代传统的FDDI网络。 www.gefanuc.com/as_en/aboutus/white_papers/index.html 西门子:设计、维护、可靠性使以太网硬件工业化 更多的控制工程以太网相关产品如下… axeon:新型千兆工业以太网交换机 贝加莱以太网硬件 数据无线电:用于以太网或串行到基于ip的网络的调制解调器 www.globalelove.com/article/CA6449094 浩亭以太网硬件 Lancom系统公司推出其首款以太网供电交换机 www.globalelove.com/article/CA6449102 N-Tron千兆工业以太网交换机 www.globalelove.com/article/CA6449103 海级I/O板:用于多个嵌入式平台，网络，以太网，无线 www.globalelove.com/article/CA6449096 六网以太网:一家公司说工业PoE确实已经准备好了 www.globalelove.com/article/CA6429298.html 图尔克以太网硬件 控制工程以太网的文章包括… 工业网络2007年4月 www.globalelove.com/article/CA6433403.html 教程:无线以太网传输选项，CE2007年4月5日在线 www.globalelove.com/article/CA6430704.html 以太网供电(PoE) 2007年2月 www.globalelove.com/article/CA6412709.html 工业以太网协议2006年12月 www.globalelove.com/article/CA6396565.html 工业网络(产品研究)2007年7月 www.globalelove.com/article/CA6347555.html 串行到以太网连接2006年6月 www.globalelove.com/article/CA6339793.html 工业以太网交换机头对头产品比较2006年1月 www.globalelove.com/article/CA6302056.html 2005年10月，传统迁移到以太网 www.globalelove.com/article/CA6263671.html 介绍一种新的混合:数据和以太网供电，2005年10月 www.globalelove.com/article/CA6278283.html 工业以太网:IEC，回到2005年4月的谈判桌上 www.globalelove.com/article/CA524921.html 以太网概览2005年4月 www.globalelove.com/article/CA491832.html 工业以太网的安全性2005年2月 www.globalelove.com/article/CA506213.html 以太网在过程自动化中的作用2004年6月 www.globalelove.com/article/CA424767.html 以太网实现实时…2003年12月 www.globalelove.com/article/CA339683.html 安装工业以太网系统的参考指南2002年9月 www.globalelove.com/article/CA245712.html 以太网硬件交换机、连接器和其他产品的游行2002年8月 www.globalelove.com/article/CA236769.html 工业以太网还有什么可说的?2001年5月 www.globalelove.com/article/CA73846.html 以太网在控制中，2000年5月 许多好处，没有神奇的巴士，在网络战壕2000年3月 www.globalelove.com/article/CA191283.html 以太网无处不在1999年6月 www.globalelove.com/article/CA192807.html |
| 作者信息 |
| 马克·t·霍斯克，《纽约时报》主编控制工程，可在MHoske@cfemedia.com． |
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GarrettCom Magnum Line 6k25e提供了大约8倍于以前Magnum 6K交换机的带宽能力，并且是可配置的，对于电力公用事业行业，工业应用和安全非常重要。DynaStar OS 7.4软件将基于MPLS(多协议标签交换)的新一代运营商数据服务扩展到电力变电站和其他分布式工业场所。该软件将关键SCADA流量的安全、优先管理扩展到基于mpls的服务，使通用SCADA网络具有视频监控、远程供应和其他应用。GarrettCom Inc .)
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凭借-40至85°C(-40至185°F)的工作范围，Uber坚固耐用的Mach1000以太网交换机扩展了Hirschmann的工业以太网产品组合，使其超越工厂和过程自动化领域，进入交通管理和监控，发电和配电，以及各种其他苛刻和关键任务应用。新款19英寸。机架式交换机提供多达26个端口的模块化设计(其中24个端口高达100兆比特，2个端口为千兆比特)。这些交换机的模块化为用户提供多模、单模和长途的RJ45和光纤端口选择，并提供各种光纤连接器选项。它们是高温和RFI/EMI噪声的理想选择，符合NEMA TS-2, IEEE 1613和IEC 61850-3要求。Hirschmann
千兆工业以太网交换机
N-Tron的7000系列千兆工业以太网交换机连接以太网支持的工业和/或安全设备。它们是完全管理的，标准配备IGMP snooping, VLAN, QoS，集群，镜像，RSTP, DHCP, SNMP和Web浏览器管理，以及N-View OPC监控。它们适合用作光纤环管理器，提供扩展的环尺寸容量，详细的故障诊断和大约30毫秒的环修复时间。N-Tron
以太网/IP到串行ASCII网关
ProSoft Technology的以太网/IP到ASCII通用串行网关具有一个以太网端口和多达四个可配置串行端口。每个端口都能够支持一个ASCII网络。它可以用于多种设备，如条形码阅读器、扫描仪、秤、打印机或终端。ProSoft技术
工业以太网安全模块
使用西门子能源与自动化公司的Scalance S系列工业以太网安全模块，保护工厂免受数据操纵、间谍活动、未经授权的访问和自动入侵。它们提供防火墙和虚拟专用网络(VPN)的功能和保护，只允许在自动化网络中的授权设备之间进行实时的、经过身份验证的通信。软件安全客户端提供从台式机或笔记本电脑安装的功能。该公司表示，工厂网络安全问题造成的损失将继续成为工厂工程师和前台管理人员的主要担忧。西门子能源与自动化
以太网10/ 100mbit /s入门套件
Wago提供以太网StarterKit 2，其中包括用于以太网TCP / IP 10 / 100mbit /s的现场总线控制器和其他基本组件。包括数字输入、数字输出端子(每个8个)、总线终端、电源单元(24v dc)、软件和DVD工具和文档。Wago
工业以太网扩展了全球网络
根据风险发展公司(VDC)的一项研究，工业技术正在帮助扩大全球17亿美元的工业有线网络基础设施市场。“工业网络全球市场情报服务”预测，到2011年，用于工业设施的全球网络基础设施产品市场将以近25%的复合年增长率(CAGR)增长。
在研究的三个地区中(亚太;欧洲、中东、非洲;预计到2011年，亚太地区的整体市场增长率最高。在所研究的市场中，大部分投资都是针对基于以太网的网络产品。
2006年，工业网络对亚太市场的出货量为2.98亿美元。其中，76%是用于以太网网络的产品，预计到2011年，以太网的市场份额将增长到10亿美元市场的81%以上。这是三个地区中最高的以太网份额。另外两个地区的总线和网络的使用更加成熟，也更难被取代，尽管那里的以太网份额预计也会增加，VDC说。
直接连接:SmartMotor到以太网
动画公司的智能马达是一种可编程的运动模块，用于从海洋到外太空的各种自动化应用。为了使机器制造商更容易，伺服电机集成了精确的驱动器，计算机控制的运动，独立可编程性，低成本和紧凑的外形因素，以消除控制柜。外部要求仅限于电源和网络连接。
当Animatics SmartMotor需要以太网通信时，工程师们发现一般可用的硬件和软件解决方案过于笨重、复杂和昂贵。虽然插入PC的以太网卡看起来很简单，但它们把大部分功能都交给了PC。对于这个嵌入式系统，该公司希望在有限的空间和预算内，拥有多个集成电路和大量印刷电路板空间的独立技术。
Animatics集成了Lantronix XPort嵌入式网络模块。XPort以紧凑的集成封装(全图，第40页)为以太网Internet连接提供网络处理器硬件和软件，开发时间非常短，从而降低了成本，挽救了成千上万美元的销售损失，并加快了上市时间。
为了集成该模块，Animatics: 1)将XPort连接到电机背面，2)将其连接到SmartMotor CPU的逻辑电源和通用异步接收发送器(UART)引脚，3)将Lantronix提供的软件驱动程序集成到其PC常驻终端软件中。最初，Animatics并不需要SmartMotor托管一个网站，但由于XPort内置了Web服务器，这个功能对用户来说很有趣，也很有价值。
在应用中，多个电机可以在以太网网络上协调功能，允许以太网消息引起运动或I/O变化或激活电机中的预编程算法。另外，一个电机也可以通过XPort向上游监测站报告数据，同时通过不同的网络与其他电机通信。
后来添加的Modbus在没有成本或开发时间的情况下增加了功能。
通过使用Lantronix, Animatics可以专注于开发集成伺服系统，而不是网络。
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