工業乙太網控制系統論文

工業乙太網控制系統論文

　　一、工業乙太網技術的特點

　　乙太網技術具有價格低廉、穩定可靠、通訊速率高、軟硬體產品豐富、應用廣泛以及支援技術成熟等優點，已成為最受歡迎的通訊網路之一。近些年來,隨著網路技術的發展,乙太網進入了控制領域,形成了新型的乙太網控制網路技術。這主要是由於工業自動化系統向分佈化、智慧化控制方面發展,開放的、透明的通訊協議是必然的要求。乙太網技術引入工業控制領域，其技術優勢非常明顯：

　　（一）Ethernet是全開放、全數字化的網路，遵照網路協議不同廠商的裝置可以很容易實現互聯。

　　（二）乙太網能實現工業控制網路與企業資訊網路的無縫連線，形成企業級管控一體化的全開放網路。

　　（三）軟硬體成本低廉，由於乙太網技術已經非常成熟，支援乙太網的軟硬體受到廠商的高度重視和廣泛支援，有多種軟體開發環境和硬體裝置供使用者選擇。

　　（四）通訊速率高，隨著企業資訊系統規模的擴大和複雜程度的提高，對資訊量的需求也越來越大，有時甚至需要音訊、影片資料的傳輸，目前乙太網的通訊速率為10M、100M的快速乙太網開始廣泛應用，千兆乙太網技術也逐漸成熟，10G乙太網也正在研究，其速率比目前的現場匯流排快很多。

　　（五）可持續發展潛力大，在這資訊瞬息萬變的時代，企業的生存與發展將很大程度上依賴於一個快速而有效的通訊管理網路，資訊科技與通訊技術的發展將更加迅速，也更加成熟，由此保證了乙太網技術不斷地持續向前發展。

　　二、工業乙太網在控制領域應用現狀

　　工業乙太網與現場匯流排相比，它能提供一個開放的標準，是企業從現場控制到管理層實現全面的無縫的資訊整合，解決了由於協議上的不同導致的“自動化孤島”問題，但從目前的發展看，工業乙太網在控制領域的應用主要體現在以下幾種形式。

　　（一）混合Ethernet/Fieldbus的網路結構

　　這種結構實際上就是資訊網路和控制網路的一種典型的整合形式。乙太網正在逐步向現場裝置級深入發展，並儘可能的'和其他網路形式走向融合，但乙太網和TCP/IP原本不是面向控制領域的，在體系結構、協議規則、物理介質、資料、軟體、實驗環境等諸多方面並不成熟，而現場匯流排能完全滿足現代企業對底層控制網路的基本要求，實現真正的全分散式系統。因此，在企業資訊層採用乙太網，而在底層裝置級採用現場匯流排，透過通訊控制器實現兩者的資訊交換。

　　（二）專用工業以太控制網路

　　如何利用工業乙太網單獨作為控制網路是工業乙太網的發展方向之一，也是工業控制領域的研究熱點之一。如德國JetterAG公司的新一代控制系統JetWeb，是融現場匯流排技術、100Mb/s乙太網技術、CNC技術、PLC技術、視覺化人機介面技術和全球化生產管理技術為一體的工業自動化控制系統，同時具有廣泛的相容性，可相容第三方自動化控制產品，提出“網路就是控制器”的觀點，是取代所有底層現場匯流排的工業網路結構。這種工業控制網路是將乙太網貫穿於整個網路各層次，使它成為透明的覆蓋整個企業範圍的應用實體。它實現了辦公自動化與工業自動化的無縫結合，實質上是一個單層的扁平結構，其良好的可擴充套件性和互連性，使之成為真正意義上的全開放網路體系結構的大統一。

　　（三）基於Web的網路監控平臺

　　嵌入式乙太網是最近網路應用熱點，就是透過Internet使所有連線網路的裝置彼此互通，從計算機、PDA、通訊裝置到儀器儀表、家用電器等。在企業內部，可以利用企業資訊網路，進行工廠實時執行資料的釋出和顯示，管理者透過Web瀏覽器對現場工況進行實時遠端監控、遠端裝置除錯和遠端裝置故障診斷和處理。實現的最簡單辦法就是採用獨立的乙太網控制器，連線具有TCP/IP介面的控制主機以及具有RS-232或RS-485介面的現場裝置。乙太網控制器在這裡扮演了通用計算機網路和現場各類裝置之間的一個橋樑。

　　三、乙太網交換技術的發展趨勢

　　乙太網和通訊技術的突飛猛進，促使工業乙太網技術進一步發展。目前它已經在工業企業綜合自動化系統中的資源管理層、執行製造層得到了廣泛應用，並呈現向下延伸直接應用於工業控制現場的趨勢。從目前國際、國內工業乙太網技術的發展來看，目前工業乙太網在製造執行層已得到廣泛應用，併成為事實上的標準。未來工業乙太網將在工業企業綜合自動化系統中的現場裝置之間的互連和資訊整合中發揮越來越重要的作用。總的來說，工業乙太網技術的發展趨勢將體現在以下幾個方面：

　　（一）工業乙太網與現場匯流排相結合

　　工業乙太網技術的研究還只是近幾年才引起國內外工控專家的關注。而現場匯流排經過十幾年的發展，在技術上日漸成熟，在市場上也開始了全面推廣，並且形成了一定的市場。就目前而言，全面代替現場匯流排還存在一些問題，需要進一步深入研究基於工業乙太網的全新控制系統體系結構，開發出基於工業乙太網的系列產品。

　　（二）工業乙太網技術直接應用於工業現場裝置間的通訊已成大勢所趨

　　隨著乙太網通訊速率的提高、全雙工通訊、交換技術的發展，為乙太網的通訊確定性的解決提供了技術基礎，從而消除了乙太網直接應用於工業現場裝置間通訊的主要障礙，為乙太網直接應用於工業現場裝置間通訊提供了技術可能。為此，國際電工委員會IEC正著手起草實時乙太網(Real-timeEthernet,RTE)標準，旨在推動乙太網技術在工業控制領域的全面應用。

　　論文關鍵詞:工業乙太網；特點；趨勢；全開放網路

　　論文摘要:工業乙太網控制系統是集散控制系統(DCS)和現場匯流排控制系統(FCS)之後產生的一種新型的工業控制系統。本文簡要介紹了工業乙太網的特點，並詳細論述了工業乙太網在控制領域的應用現狀以及乙太網交換技術的發展趨勢，並提出了乙太網能實現工業控制網路與企業資訊網路的無縫連線，形成企業級管控一體化的全開放網路的觀點。