图1-8 通过互连构建一体化的企业网络图1-9 通过控制网络构建一体化的企业网络3）将现场总线控制网络与Intranet集成，如图1-10所示。图1-10 现场总线控制网络与Intranet集成在该方案中，动态数据库处于核心位置，它一方面根据现场信息动态地修改自身数据，并通过动态浏览器的方式为监控站提供服务；另一方面接受监控站的控制信息对其进行处理并送往现场。此外，为了保证控制的实时性，控制信息也可不经过动态数据库而直接下发到现场。......
2023-11-20
工业以太网：控制网络的技术优势！
【摘要】：在有较强电磁干扰和噪声振动的场所，通过器件、设备的组织，工业以太网也有很好的抗此类干扰的能力。
工业控制网络不同于普通数据网络的最大特点在于它必须满足控制实时性的要求，即信号传输要足够快的同时满足信号的确定性。以太网具有以下优点：
1）具有相当高的数据传输速率，从10Mbit／s、100Mbit／s增大到如今的1000Mbit／s、10Gbit／s，能提供足够的带宽，并且使用相同的通信协议。
2）以太网使用TCP／IP协议簇很容易实现各种规模网络的系统集成，尤其是在控制领域内，能将控制域网络和管理域网络实现很好的无缝集成。
3）全双工通信又使得端口间两对双绞线（或两根光纤）上分别同时接收和发送报文帧，不会发生碰撞。
4）采用星形网络拓扑结构，交换机将网络划分为若干个网段，使以太网的通信确定性和实时性大大提高。
5）稳定性与可靠性。在实际应用中，主干网可采用光纤传输，现场设备的连接则可采用屏蔽或非屏蔽双绞线，对于重要的网段，还可采用冗余网络技术，以此提高网络的抗干扰能力和可靠性。
与专门为工业控制而开发的现场总线相比，工业以太网技术的优点表现如下：
1.直接继承了以太网技术中的许多特点和优势
工业以太网技术直接继承了以太网技术中的许多特点和优势，将这些特点和优势直接移植到工控领域中来，并作了适当改进形成工业以太网技术。以太网技术应用广泛，为大量的编程语言所支持，支持以太网技术及应用系统的软硬件资源非常丰富，能够非常便利地与Internet连接，实现办公自动化网络与工业控制网络的无缝连接；紧紧地依靠计算机网络发展的主流技术并与之同步发展，未来的发展应用前景光明、清晰。
2.通信的确定性
工业控制网络必须满足对实时性的要求，即带宽高、确定性好。以太网早已进入100Mbit／s、1000Mbit／s和万兆应用的传输速率水平，这就大幅减小了过去采用CSMA／CD以及二进制指数退避算法通信的非确定性。在数据吞吐量相同的情况下，通信速率的提高意味着网络负荷的减轻，网络碰撞几率大大下降，提高了网络的确定性。
在一个用双绞线（光缆）连接的全双工交换式以太网中，交换机内部的电路交换结构中的一对线用来发送数据，另一对线用来接收数据，消除了数据传递碰撞的可能性。
3.工业以太网的可靠性和安全性
传统的以太网是为办公及商业领域应用而设计的，并没有考虑苛刻的工业现场环境的需要（如冗余电源供电、高温、低温、防尘、有害有毒气体的存在等），因此不能将商用以太网技术及产品直接应用在有较高可靠性要求的恶劣工业现场环境中。
工业以太网解决了控制网络在工业应用领域和极端条件下稳定工作的问题，国外一些公司专门开发和生产了导轨式集线器、交换机产品，并安装在标准DIN导轨上，同时配有冗余供电，接插件采用牢固的DB-9结构，而在IEEE 802.3af标准（关于以太网供电技术的以太网标准的扩展标准）中，对以太网供电规范也进行了定义。
在工业生产过程中，很多现场不可避免地存在易燃、易爆或有毒的气体，应用于这些场合的设备都必须采用一定的防爆措施来保证工业现场的安全生产。现场设备的防爆技术包括两类，即隔爆型和本质安全型。与隔爆技术相比较，本质安全技术采取抑制点火源能量作为防爆手段，其关键技术为低功耗技术和本质安全防爆技术。由于目前以太网收发器本身的功耗都比较大，工作电流多在6O～70mA（5V工作电源），低功耗的以太网本质安全现场设备设计较难，所以在目前的技术条件下，对以太网系统可采用隔爆型防爆的措施，确保现场设备本身的故障产生的点火能量不泄漏。
在有较强电磁干扰和噪声振动的场所，通过器件、设备的组织，工业以太网也有很好的抗此类干扰的能力。
4.控制域与管理域实现无缝集成
使用工业以太网能够便于实现控制域与管理域的无缝集成。两个异构网络通过网关互联实际上将控制域与管理域进行了分割，在两个隔离域中的软硬件系统彼此一般无法直接进行数据交换。
5.能够非常便利地实现对Internet的接入
使用工业以太网作为控制系统的通信网络架构时，控制系统可以很方便地接入Internet，这样一来，控制系统具有了优良的远程监控性能。
当然，工业以太网非常便于实现了与Internet的无缝集成，实现了工厂信息的垂直集成，但同时也带来了一系列的网络安全问题，包括病毒、黑客的非法入侵与非法操作等网络安全威胁问题，可采用网关或防火墙等方法，将内部控制网络与外部信息网络系统彼此隔离；还可以通过权限控制、数据加密等多种安全机制来加强网络运行的安全。
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2023-11-20
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2023-11-20
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2023-11-20
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