現場總線的發展趨勢

目前以太網還隻適合於工業控製網絡係統的信息層應用。以太網是Byte級網絡,隻能部分代替現場總線作用,而將以太網用於現場I/O級,這是目前工控領域研究的熱點之一。

1.Ethernet的優勢

與以往控製網絡相比,以太網應用於工業控製具有以下的優勢:

(1)更高的通信帶寬。以太網是一種成熟、快速的網絡協議,數據傳輸速率為10~100Mb/s。新一代以太網傳輸速率更快,可達1Gb/s,能滿足不斷增長的數據通信需要,成為企業範圍的主幹網絡。

(2)實現現場設備層和企業管理層的無縫連接。以太網早已成為企業管理網絡的首選,將其應用於現場設備控製網絡,將實現企業信息網絡和控製網絡的融合,促進整個企業信息化的集成。

(3)控製係統成本降低。主要體現在兩方麵:支持以太網通信的網絡設備較低;熟悉以太網網絡操作的用戶較多,整個係統培訓、維護都較容易。

(4)更高穩定性。光纖網絡已成為Internet的主幹網絡,光纖所具有的良好抗噪聲幹擾性能使得以太網更適合在實時監控的高噪聲設備現場環境。

2.Ethernet在中國的應用

目前國內對工業控製網絡領域的理論研究主要局限於現場總線網絡,部分學者對建立工業以太網控製網絡進行了探討,但仍停留在概念上,未能進入實質性研究階段,實際應用還不多。

就目前我國網絡控製實際情況和發展要求,工業控製係統將普遍以現場總線和DCS相結合作為控製係統的底層和中層,用於工業現場;而將以太網用於控製係統的上層,以實現高速率的通信和網絡互連。

3.發展方向

基於以太網的控製網絡所具有的上述優點是目前現場總線技術所無法比擬的。另外,隨著寬帶以太網與交換式以太網技術的發展,以太網作為控製網絡在控製實時性方麵的問題正在逐步得以解決。雖然以太網采用的是帶碰撞檢測的載波偵聽多路訪問協議(CSMA/CD),一般認為該協議不能滿足控製係統實時性要求,但100Mb/s以太網已開始廣泛應用,千兆以太網產品也已出現;而且以太網交換技術的出現,通過全雙工交換技術,可完全避免CSMA/CD中的碰撞;還可方便實現優先級機製,實現網絡帶寬的最大利用率和最好實現性能。

所以,未來工業控製係統的發展方向必然是通過工業Ethernet網絡實現互連,最後連接到Internet。 

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