1、采用快速以太網(wǎng)加大網(wǎng)絡帶寬。
Ether-net的通信速率從10、100Mb/s增大到如今的1、10Gb/s。在數(shù)據(jù)吞吐量相同的情況下,通信速率的提高意味著網(wǎng)絡負荷的減輕和網(wǎng)絡傳輸延時的減小,即網(wǎng)絡碰撞機率大大下降,從而提高其實時性。
2、采用全雙工交換式以太網(wǎng)。
用交換技術替代原有的總線型CSMA/CD技術,避免了由于多個站點共享并競爭信道導致發(fā)生的碰撞,減少了信道帶寬的浪費,同時還可以實現(xiàn)全雙工通信,提高信道的利用率。
3、降低網(wǎng)絡負載。
工業(yè)控制網(wǎng)絡與商業(yè)控制網(wǎng)絡不同,每個結(jié)點傳送的實時數(shù)據(jù)量很少,一般為幾個位或幾個字節(jié),而且突發(fā)性的大量數(shù)據(jù)傳輸也很少發(fā)生,因此可以通過限制網(wǎng)段站點數(shù)目,降低網(wǎng)絡流量,進一步提高網(wǎng)絡傳輸?shù)膶崟r性。
4、應用報文優(yōu)先級技術。
在智能交換機或集線器中,通過設計分類報文的優(yōu)先級和QOS來提高傳輸?shù)膶崟r性。
(二)穩(wěn)定性與可靠性
傳統(tǒng)的Ethernet并不是為工業(yè)應用而設計的,沒有考慮工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境的適應性需要。由于工業(yè)現(xiàn)場的機械、氣候、塵埃等條件非常惡劣,因此對設備的工業(yè)可靠性提出了更高的要求。在工廠環(huán)境中,工業(yè)網(wǎng)絡必須具備較好的可靠性、可恢復性及可維護性。
為了解決在不間斷的工業(yè)應用領域,在極端條件下網(wǎng)絡也能穩(wěn)定工作的問題,可以采用導軌式交換機產(chǎn)品,安裝在標準DIN導軌上,并有冗余電源供電,接插件采用牢固的DB-9結(jié)構(gòu)。
此外,在實際應用中,主干網(wǎng)可采用光纖傳輸,現(xiàn)場設備的連接則可采用屏蔽雙絞線,對于重要的網(wǎng)段還可采用冗余網(wǎng)絡技術,以此提高網(wǎng)絡的抗干擾能力和可靠性。
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在工業(yè)生產(chǎn)過程中,很多現(xiàn)場不可避免地存在易燃、易爆或有毒氣體等,對應用于這些工業(yè)現(xiàn)場的智能裝置以及通信設備,都必須采取一定的防爆技術措施來保證工業(yè)現(xiàn)場的安全生產(chǎn)。
在目前技術條件下,對以太網(wǎng)系統(tǒng)采用隔爆、防爆的措施比較可行,即通過對Ethernet現(xiàn)場設備采取增安、氣密、澆封等隔爆措施,使現(xiàn)場設備本身的故障產(chǎn)生的點火能量不外泄,以保證系統(tǒng)運行的安全性。對于沒有嚴格的本安要求的非危險場合,則可以不考慮復雜的防爆措施。
但同時也引人了一系列的網(wǎng)絡安全向題,工業(yè)網(wǎng)絡可能會受到包括病毒感染、黑客的非法入侵與非法操作等網(wǎng)絡安全威脅。
工業(yè)以太網(wǎng)在協(xié)議里都引入了safety協(xié)議的概念,可以避免黑客對網(wǎng)絡監(jiān)聽和盜取以及信息的篡改,同時可以采用網(wǎng)關或防火墻等對工業(yè)網(wǎng)絡與外部網(wǎng)絡進行隔離,還可以通過權限控制、數(shù)據(jù)加密等多種安全機制加強網(wǎng)絡的安全管理
(四)總線供電問題
總線供電(POE)是指連接到現(xiàn)場設備的線纜不僅傳輸數(shù)據(jù)信號,還能給現(xiàn)場設備提供工作電源。對于現(xiàn)場設備供電可以采取以下方法:
1、在目前以太網(wǎng)標準的基礎上適當?shù)匦薷奈锢韺拥募夹g規(guī)范,將以太網(wǎng)的曼徹斯特信號調(diào)制到一個直流或低頻交流電源上,在現(xiàn)場設備端再將這兩路信號分離開來。
2、不改變目前物理層的結(jié)構(gòu),而通過連接電纜中的空閑線纜為現(xiàn)場設備提供電源。