工业以太网与传统以太网络的比较

发表于 2019-12-05 09:34:44 收藏 已收藏
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工业以太网与传统以太网络的比较

发表于 2019-12-05 09:34:44
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近年来,智能化的浪潮越来越热,人们更多的将目光聚焦于高科技,市面上也出现了很多的机器人产品,形态各异,给我们的生产生活带来了很大的便利,前景非常令人期待。在机器人产品不断完善的过程中,机器人的配件起着不可忽视的作用。

工业以太网介绍 

什么是工业以太网?工业以太网是指技术上与商用以太网兼容,但在产品设计上,在实时性、可靠性、环境适应性等方面满足工业现场的需要,是继现场总线之后发展起来的,很受认同同时富有发展前景的一种工业通信网络。其本质就是太网技术办公自动化走向工业自动化。 

工业以太网的一个重要应用是交换机,即应用于工业控制领域的以太网交换机设备,由于采用的网络标准其开放性好、应用广泛;能适应低温高温,抗电磁干扰强,防盐雾,抗震性强。

以太网与工业以太网的区别

以太网与工业以太网的区别

工业以太网是指技术上与商用以太网兼容,但在产品设计上,在实时性、可靠性、环境适应性等方面满足工业现场的需要,是继现场总线之后发展起来,最被认同也最具发展前景的一种工业通信网络。

工业以太网的本质就是以太网技术办公自动化走向工业自动化。

以太网与工业以太网的区别

【操作要求】

1.工业生产环境的高温、潮湿、空气污浊以及腐蚀性气体的存在,要求工业级的产品具有气候环境适应性,并要求耐腐蚀、防尘和防水。

2.工业生产现场的粉尘、易燃易爆和有毒性气体的存在,需要采取防爆措施保证安全生产。

3.工业生产现场的振动、电磁干扰大,工业控制网络必须具有机械环境适应性(如耐振动、耐冲击)、电磁环境适应性或电磁兼容性(EMC)等。

4.工业网络器件的供电,通常是采用柜内低压直流电源标准,大多的工业环境中控制柜内所需电源为低压24V直流。

5.采用标准导轨安装,安装方便,适用于工业环境安装的要求,工业网络器件要能方便地安装在工业现场控制柜内,并容易更换。

以太网产生延迟的主要原因是冲突,其原因是它利用了CSMA/CD技术。在传统的共享网络中,由于以太网中所以的站点,采用相同的物理介质相连,这就意味着2台设备同时发出信号时,就会出现信号见的互相冲突。为了解决这个问题,以太网规定,在一个站点访问介质前,必须先监听网络上有没有其他站点在同时使用该介质。如果有则必须等待,此时就发生了冲突。为了减少冲突发生的几率,以太网常采用1-持续CSMA,非持续CSMA,P-持续CSMA的算法2。

由于以太网是以办公自动化为目标设计的,并不完全符合工业环境和标准的要求,将传统的以太网用于工业领域还存在着明显的缺陷。但其成本比工业网络低,技术透明度高,特别是它遵循IEEE802.3协议为各现场总线厂商大开了方便之门。

以太网的缺陷

1、确定性

由于以太网的MAC层协议是CSMA/CD,该协议是的网络上存在冲突。对于一个工业网络,如果存在着大量的冲突,就必须多次重发数据,使得网络间通信的不确定性大大增加,带来系统控制性能的降低。

2、实时性

在工业控制系统中,在一个事件发生之后,系统必须在一个可以准确预见的时间范围内作出反应。而工业上对数据传输的实时性要求非常高,数据的更新是在数十毫秒完成。而以太网的CSMA/CD机制,当发生冲突时重发数据,可以尝试16次,这种解决冲突的机制是以付出时间为代价的。

而设备的掉线,可能会造成重大的设备或者人身安全事故。

3、可靠性

以太网是为商业设计的,但应用到工业现场,面对恶劣的工况、严重的线间干扰,必然降低其可靠性。所以工业网络要求具有高的可靠性,可恢复性以及可维护性。

工业以太网的解决机制

1、交换技术

将共享的局域网进行有效的冲突域划分机制。各个领域之间用交换机连接,减少冲突问题和错误传输。这样可以尽量避免冲突的发生,提高系统的确定性。

2、高速以太网

冲突的发生与负载有关,负载越大,发生冲突的概率越大。提高以太网的通讯速度,可以有想降低网络的负荷。

3、IEEE1588对时机制

IEEE1588定义了一个在测量和控制网络中,与网络交流、本地计算和分配对象有关的精确同步时钟的协议(PTP)。此协议并不是排外的,但是特别适合于基于以太网的技术,精度可达微秒范围。它使用时间印章来同步本地时间的机制。即使在网络通信时同步控制信号产生一定的波动时,它所达到的精度仍可满足要求。这使得它尤其适用于基于以太网的系统。通过采用这种技术,以太网TCP/IP协议不需要大的改动就可以运行于高精度的网络控制系统之中。在区域总线中它所达到的精度远远超过了现有各种系统。此外,在企业的各层次中使用基于以太网TCP/IP协议的网络技术有着巨大的优势。

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