工业以太网特点及在BACnet标准与楼宇自控系统技术中的应用

2023-08-29 理论教育版权反馈

【摘要】：用于工业控制系统的以太网统称为工业以太网。工业以太网是应用工业控制环境的控制网络，通过采用减轻以太网负荷、提高网络速度、采用交换式全双工通信模式、流量控制及虚拟局域网等技术提高网络的实时响应速度，技术上与商用以太网兼容。

用于工业控制系统的以太网统称为工业以太网。IEC标准委员会SC65C-2004对工业以太网作出的定义是：工业以太网是用于工业自动化环境，符合IEEE 802.3标准，按照IEEE 802.1D“媒体访问控制（MAC）网桥”规范和IEEE 802.1Q“局域网虚拟网桥”规范，对其没有进行任何实时扩展而实现的以太网。工业以太网是应用工业控制环境的控制网络，通过采用减轻以太网负荷、提高网络速度、采用交换式全双工通信模式、流量控制及虚拟局域网等技术提高网络的实时响应速度，技术上与商用以太网兼容。

换句话讲，工业以太网是指其在技术上与商用以太网（IEEE 802.3标准）兼容，但材质的选用、产品的强度和适用性方面应能满足工业现场的需要，即在环境适应性、可靠性、安全性和安装使用方面满足工业现场的需要。

工业以太网在技术上与IEEE 802.3兼容，与商业以太网应用环境不同的是，工业以太网应用在工业环境当中，要考虑高温、潮湿、振动，还有对工业抗电磁干扰和抗辐射有一定要求，如满足EN 50081-2、EN 50082-2标准；而商业以太网应用在办公室环境中，无需满足这些工业标准。表1-3列出了一些常用工业标准。为改善网络运行具有较好的抗干扰性和抵御外界电磁辐射以及自身向外的电磁辐射，工业以太网产品多使用多层电路板或双面电路板，设备外壳多采用金属（如铸铝）形式来屏蔽干扰；由于交换机、收发器应用在工业环境中现场电源品质较差，故常采用双路直流电或交流电为其供电；为考虑方便安装，工业以太网产品及设备多采用DIN导轨或面板安装。工业以太网和商业以太网在通信介质选择方面一般有较大的不同：办公室环境下以太网布线线缆多使用UTP（非屏蔽双绞线），而在工业环境下推荐用户使用STP（屏蔽双绞线）和光纤。

20世纪90年代末，工业以太网成功应用于DCS，工业以太网技术开始向现场设备层延伸，直接应用于工业现场设备间的通信，工业以太网技术迅速在发展，表现在：基于工业以太网的控制系统体系结构、确定性通信技术、总线供电技术、网络安全技术、基于XML（可扩展标记语言）的设备描述技术等方面都获得了巨大进步。

表1-3 一些常用工业标准

工业以太网技术的优点表现在：以太网技术应用广泛，为所有的编程语言所支持；软硬件资源丰富，价格适中；非常便于同Internet连接，实现办公自动化网络与工业控制网络的无缝连接；技术不断创新，应用领域不断扩大，可持续发展的空间大等。

工业以太网特点及在BACnet标准与楼宇自控系统技术中的应用

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