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、简单且灵活而广泛使用,它也是世界上最广泛采用的网络协议之一。此外,由于实施成本相对较低,以太网成为了工业环境中一个非常吸引人的网络技术。
然而,在工业设置中使用标准以太网的一个主要问题是,TCP/IP协议本身并不提供足够的自动化和处理应用所需的实时性能。但是,以太网中的物理硬件可以提供这些功能。由于工业应用需要一种新的实时协议来利用以太网的物理层,并且能够提供对于机械设备、传感器、执行器和其他设备之间确定性通信的保证,因此开发了工业以太网。
IEEE标准802.3定义了以太网,并指定了它在网络中的物理和数据链路层。而TCP/IP则是在数据链路层之上用于通过以太网进行通信的一套协议,其中TCP负责确保数据包无差错地传送,而IP则负责根据IP地址将数据包路由到正确的目的地。
每个层次都构成了一个复杂但强大的网络协议栈,每一层都专注于处理与数据传输和管理相关的一些方面。在某些情况下,工业以太网基于标准以 太 网 的物理 和 数据 链 路 层,但也包括了一些修改,比如不同的传输方式或者应答策略。
工业 以 太 网 指的是一种基于标准 以 太 网 硬件(即物理 和 数据 链 路 层)以及互联网 协议(即网络 和 传 输 层)的特殊版本,以及一些专有 应 用 层 的 协议。这使得这些应用程序能够确保不仅仅是正确地接收到信息,而且还能确保它们在特定的操作时间内被接收到。
同样,就像标准 以 太 网 允许共享文件并访问办公室内联网设备一样,Industrial Ethernet 还允许访问工厂车间中的驱动器、PLC 工作站以及 I/O 设备内部存储的大量信息。
Industrial Ethernet 可能会采用三种方法之一来实现其基于乙方结构下的确定性:第一种称为“标准软件/改进型乙方”,它结合了 TCP/IP 协议与 实时通讯能力;第二种称为“开放式软件/改进型乙方”,它通过新建的同步机制来保证优先级消息先行;第三种则是“开放式软件/高级乙方”,这类似于前两者,但使用更强大的硬件支持并添加额外互补硬件来确保可靠性。SERCOSIII 与 PROFINETIRT 就分别属于这两者,但是它们各自选择不同类型的心臟机构及发送方法进行支持。
除了这些架构上的改变之外,还有一点需要注意,即 Industrial Ethernet 通常要求比 Standard Ethernet 使用更坚固耐用得多的地缆与连接器,以便抵御大多数工厂环境中恶劣条件。此外,一些 Industrial Ethernet 应用还需要特别关注屏蔽电缆,更佳防护措施,如过滤噪声,以避免因电磁干扰 (EMI) 或其他形式干扰导致系统故障。
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