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隨著互聯網技術的發展與普及推廣,以太網傳輸速率的提高和以太網交換技術的發展,傳統商用以太網的上述問題在工業以太網中正在得到解決。工業以太網的關鍵技術在于:
(一)通信實時性的解決
1.采用快速以太網加大網絡帶寬。Ether-net的通信速率從10、100 Mb/s增大到如今的1、10Gb/s。在數據吞吐量相同的情況下,通信速率的提高意味著網絡負荷的減輕和網絡傳輸延時的減小,即網絡碰撞機率大大下降,從而提高其實時性。
2.采用全雙工交換式以太網。用交換技術替代原有的總線型CSMA/CD技術,避免了由于多個站點共享并競爭信道導致發生的碰撞,減少了信道帶寬的浪費,同時還可以實現全雙工通信,提高信道的利用率。
3.降低網絡負載。工業控制網絡與商業控制網絡不同,每個結點傳送的實時數據量很少,一般為幾個位或幾個字節,而且突發性的大量數據傳輸也很少發生,因此可以通過限制網段站點數目,降低網絡流量,進一步提高網絡傳輸的實時性。
4.應用報文優先級技術。在智能交換機或集線器中,通過設計報文的優先級來提高傳輸的實時性。
(二)穩定性與可靠性的解決措施
為了解決在不間斷的工業應用領域,在極端條件下網絡也能穩定工作的問題,美國Synergetic微系統公司和德國Hirschmann, Jetter AG等公司專門開發和生產了導軌式集線器、交換機產品,安裝在標準DIN導軌上,并有冗余電源供電,接插件采用牢固的DB-9 結構。此外,在實際應用中,主干網可采用光纖傳輸,現場設備的連接則可采用屏蔽雙絞線,對于重要的網段還可采用冗余網絡技術,以此提高網絡的抗干擾能力和可靠性。
(三)安全性問題
一般情況下,可以采用網關或防火墻等對工業網絡與外部網絡進行隔離,還可以通過權限控制、數據加密等多種安全機制加強網絡的安全管理。
(四)總線供電問題
對于現場設備供電可以采取以下方法:
1.在目前以太網標準的基礎上適當地修改物理層的技術規范,將以太網的曼徹斯特信號調制到一個直流或低頻交流電源上,在現場設備端再將這兩路信號分離開來。
2.不改變目前物理層的結構,而通過連接電纜中的空閑線纜為現場設備提供電源。