您可能熟悉以太网,这是一种网络协议,允许计算机(通常在办公室、学校或商业环境中)共享文件、浏览互联网以及访问连接到网络的打印机和其他硬件。以太网因其高速数据传输、高效、简单和灵活而广泛采用,是世界上最广泛使用的网络协议之一。这些优点加上实施成本相对低廉,使得以太网成为适合工业环境的一种吸引人的网络技术。
然而,在工业应用中使用标准以太网存在一个关键问题,即TCP/IP协议本身并不提供所需的实时性和确定性能。这是因为TCP/IP主要用于路由和传送数据,而不是为工业自动化应用设计。尽管如此,以太网中的物理硬件可以支持高可靠性的通信。在这种情况下,为了满足工业应用对实时性和确定性的需求,一些新的实时协议被开发出来,这些协议基于以太网的物理层,并提供了设备间确保通信。
IEEE定义了以太网(802.3),它指定了网络功能的物理和数据链路层。而TCP/IP则是在这两个层之上的一种协议,它用来通过以太网进行通信。TCP保证了数据包无差错地传送,而IP根据IP地址将数据包路由至目的地。
每个网络都有一个多层结构,每一层处理不同的方面有关如何管理和传输信息。在工业场景中,以太网基于标准以太网硬件,但有一些修改,如在某些情况下使用不同的传输方法。
Industrial Ethernet指的是那些基于标准Ethernet硬件(物理与数据链路层)及互联网协议(即Internet Protocol, IP,以及相关于IP的事务控制协定,简称TCPIP)的特定于工厂车间或其他工业环境的通讯系统。这类系统还包括专有的应用程序软件来确保正确并且按照需要接收到所需时间内信息。
与办公室中的共享文件一样,Industrial Ethernet允许访问工厂车间中的驱动器、PLC工作站等I/O设备内部信息。
为了实现此目标,Industrial Ethernet利用三种不同策略:1)Standard Software/Standard Ethernet; 2)Open Software/Standard Ethernet; 和3)Open Software/Enhanced Ethernet.
第一个架构依赖于带有TCP/IP 协议 的标准Ethernet,但顶部软件已经包含了一套能够实现即时通讯的手段;第二个架构则依赖于新型标准但不改变底下的基础设施;第三个又是特殊设计的一个框架,该框架结合新型软体+额外辅助硬件使得确保消息交换变得更加可靠。
除了这些结构上的改进外,还需要更强大的电子元件比如电缆线材与连接器,以应对恶劣条件下的工作。此外,还要考虑电磁干扰防护措施。