工業(yè)以太網(wǎng)與傳統以太網(wǎng)絡(luò )的比較

近年來(lái)，智能化的浪潮越來(lái)越熱，人們更多的將目光聚焦于高科技，市面上也出現了很多的機器人產(chǎn)品，形態(tài)各異，給我們的生產(chǎn)生活帶來(lái)了很大的便利，前景非常令人期待。在機器人產(chǎn)品不斷完善的過(guò)程中，機器人的配件起著(zhù)不可忽視的作用。

工業(yè)以太網(wǎng)介紹?

什么是工業(yè)以太網(wǎng)？工業(yè)以太網(wǎng)是指技術(shù)上與商用以太網(wǎng)兼容，但在產(chǎn)品設計上，在實(shí)時(shí)性、可靠性、環(huán)境適應性等方面滿(mǎn)足工業(yè)現場(chǎng)的需要，是繼現場(chǎng)總線(xiàn)之后發(fā)展起來(lái)的，很受認同同時(shí)富有發(fā)展前景的一種工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò )。其本質(zhì)就是太網(wǎng)技術(shù)辦公自動(dòng)化走向工業(yè)自動(dòng)化。?

工業(yè)以太網(wǎng)的一個(gè)重要應用是交換機，即應用于工業(yè)控制領(lǐng)域的以太網(wǎng)交換機設備，由于采用的網(wǎng)絡(luò )標準其開(kāi)放性好、應用廣泛；能適應低溫高溫，抗電磁干擾強，防鹽霧，抗震性強。

以太網(wǎng)與工業(yè)以太網(wǎng)的區別

工業(yè)以太網(wǎng)是指技術(shù)上與商用以太網(wǎng)兼容，但在產(chǎn)品設計上，在實(shí)時(shí)性、可靠性、環(huán)境適應性等方面滿(mǎn)足工業(yè)現場(chǎng)的需要，是繼現場(chǎng)總線(xiàn)之后發(fā)展起來(lái)，最被認同也最具發(fā)展前景的一種工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò )。

工業(yè)以太網(wǎng)的本質(zhì)就是以太網(wǎng)技術(shù)辦公自動(dòng)化走向工業(yè)自動(dòng)化。

【操作要求】

1.工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的高溫、潮濕、空氣污濁以及腐蝕性氣體的存在，要求工業(yè)級的產(chǎn)品具有氣候環(huán)境適應性，并要求耐腐蝕、防塵和防水。

2.工業(yè)生產(chǎn)現場(chǎng)的粉塵、易燃易爆和有毒性氣體的存在，需要采取防爆措施保證安全生產(chǎn)。

3.工業(yè)生產(chǎn)現場(chǎng)的振動(dòng)、電磁干擾大，工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò )必須具有機械環(huán)境適應性（如耐振動(dòng)、耐沖擊）、電磁環(huán)境適應性或電磁兼容性（EMC）等。

4.工業(yè)網(wǎng)絡(luò )器件的供電，通常是采用柜內低壓直流電源標準，大多的工業(yè)環(huán)境中控制柜內所需電源為低壓24V直流。

5.采用標準導軌安裝，安裝方便，適用于工業(yè)環(huán)境安裝的要求，工業(yè)網(wǎng)絡(luò )器件要能方便地安裝在工業(yè)現場(chǎng)控制柜內，并容易更換。

以太網(wǎng)產(chǎn)生延遲的主要原因是沖突，其原因是它利用了CSMA/CD技術(shù)。在傳統的共享網(wǎng)絡(luò )中，由于以太網(wǎng)中所以的站點(diǎn)，采用相同的物理介質(zhì)相連，這就意味著(zhù)2臺設備同時(shí)發(fā)出信號時(shí)，就會(huì )出現信號見(jiàn)的互相沖突。為了解決這個(gè)問(wèn)題，以太網(wǎng)規定，在一個(gè)站點(diǎn)訪(fǎng)問(wèn)介質(zhì)前，必須先監聽(tīng)網(wǎng)絡(luò )上有沒(méi)有其他站點(diǎn)在同時(shí)使用該介質(zhì)。如果有則必須等待，此時(shí)就發(fā)生了沖突。為了減少沖突發(fā)生的幾率，以太網(wǎng)常采用1-持續CSMA，非持續CSMA，P-持續CSMA的算法2。

由于以太網(wǎng)是以辦公自動(dòng)化為目標設計的，并不完全符合工業(yè)環(huán)境和標準的要求，將傳統的以太網(wǎng)用于工業(yè)領(lǐng)域還存在著(zhù)明顯的缺陷。但其成本比工業(yè)網(wǎng)絡(luò )低，技術(shù)透明度高，特別是它遵循IEEE802.3協(xié)議為各現場(chǎng)總線(xiàn)廠(chǎng)商大開(kāi)了方便之門(mén)。

以太網(wǎng)的缺陷

1、確定性

由于以太網(wǎng)的MAC層協(xié)議是CSMA/CD，該協(xié)議是的網(wǎng)絡(luò )上存在沖突。對于一個(gè)工業(yè)網(wǎng)絡(luò )，如果存在著(zhù)大量的沖突，就必須多次重發(fā)數據，使得網(wǎng)絡(luò )間通信的不確定性大大增加，帶來(lái)系統控制性能的降低。

2、實(shí)時(shí)性

在工業(yè)控制系統中，在一個(gè)事件發(fā)生之后，系統必須在一個(gè)可以準確預見(jiàn)的時(shí)間范圍內作出反應。而工業(yè)上對數據傳輸的實(shí)時(shí)性要求非常高，數據的更新是在數十毫秒完成。而以太網(wǎng)的CSMA/CD機制，當發(fā)生沖突時(shí)重發(fā)數據，可以嘗試16次，這種解決沖突的機制是以付出時(shí)間為代價(jià)的。

而設備的掉線(xiàn)，可能會(huì )造成重大的設備或者人身安全事故。

3、可靠性

以太網(wǎng)是為商業(yè)設計的，但應用到工業(yè)現場(chǎng)，面對惡劣的工況、嚴重的線(xiàn)間干擾，必然降低其可靠性。所以工業(yè)網(wǎng)絡(luò )要求具有高的可靠性，可恢復性以及可維護性。

工業(yè)以太網(wǎng)的解決機制

1、交換技術(shù)

將共享的局域網(wǎng)進(jìn)行有效的沖突域劃分機制。各個(gè)領(lǐng)域之間用交換機連接，減少沖突問(wèn)題和錯誤傳輸。這樣可以盡量避免沖突的發(fā)生，提高系統的確定性。

2、高速以太網(wǎng)

沖突的發(fā)生與負載有關(guān)，負載越大，發(fā)生沖突的概率越大。提高以太網(wǎng)的通訊速度，可以有想降低網(wǎng)絡(luò )的負荷。

3、IEEE1588對時(shí)機制

IEEE1588定義了一個(gè)在測量和控制網(wǎng)絡(luò )中，與網(wǎng)絡(luò )交流、本地計算和分配對象有關(guān)的精確同步時(shí)鐘的協(xié)議（PTP）。此協(xié)議并不是排外的，但是特別適合于基于以太網(wǎng)的技術(shù)，精度可達微秒范圍。它使用時(shí)間印章來(lái)同步本地時(shí)間的機制。即使在網(wǎng)絡(luò )通信時(shí)同步控制信號產(chǎn)生一定的波動(dòng)時(shí)，它所達到的精度仍可滿(mǎn)足要求。這使得它尤其適用于基于以太網(wǎng)的系統。通過(guò)采用這種技術(shù)，以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議不需要大的改動(dòng)就可以運行于高精度的網(wǎng)絡(luò )控制系統之中。在區域總線(xiàn)中它所達到的精度遠遠超過(guò)了現有各種系統。此外，在企業(yè)的各層次中使用基于以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò )技術(shù)有著(zhù)巨大的優(yōu)勢。