光纤工业以太网目前取得的成果

2019-07-06 11:41

  以太网(Ethernet)以前主要应用于办公自动化,是在20世纪70年代研制开发的一种基带局域网技术,使用同轴电缆作为网络媒体。目前通用的以太网标准IEEE802.3使用了CSMA/CD传输协议。任何需要传输数据的节点首先要监听网络,网络空闲时发送数据,发送数据时继续监听,检测到冲突时立即停止发送并发出一个强化冲突的干扰信号,通知所有节点网络已经发生冲突,此时冲突各方主动退避,随机等待一段时间后再重新监听网络。

  交换式以太网是根据提高以太网的传输速率,尽可能减少总线竞争的思想开发出的新型以太网。所有节点都分别连接到一个交换式集线器的端口上,交换式集线器内置一个复杂的交换阵列,任意两个端口都可以建立一个传输通道,以标称传输速度、传输数据。

  随着以太网通信速率的提高、全双工通信、交换技术的发展,为以太网直接应用于工业现场设备间通信提供了技术可能。所谓工业以太网,一般来讲是指技术上与商用以太网(即IEEE802.3标准)兼容,但在材质的选用、产品的强度、适用性以及实时性、可互操作性、可靠性、抗干扰性和本质安全等方面能满足工业现场的需要。在产品设计时,首先考虑的是高温、潮湿、震动;其次看是否能方便地安装在工业现场控制柜内;再次是使用低压交流或直流电源。EMC的要求随工业环境对EMI和ESD要求的不同而变化。

  目前工业以太网的应用已取得下述成果:

  (1)针对工业现场设备间通信具有实时性强、数据信息短、周期性较强等特点和要求,基本解决了以太网应用于现场设备间通信的关键技术。

  ①实时通信技术采用以太网交换技术、全双工通信、流量控制等技术,以及确定性数据通信调度控制策略、简化通信栈软件层次、现场设备层网络微网段化等针对工业过程控制的通信实时性措施,解决了以太网通信的实时性。可以实现双冗余环网的组网。

  ②采用直流电源耦合、电源冗余管理等技术,设计了能实现网络供电或总线供电的以太网集线器,解决了以太网总线的供电问题。

  ③采用网络分层、控制区域微网段化、网络超小时滞中继以及光纤传输技术解决以太网的远距离传输问题。

  ④采用控制区域微网段化,各控制区域通过具有网络隔离和安全过滤的现场控制器与系统主干相连,实现各控制区域与其他区域之间的逻辑上的网络隔离。

  ⑤采用分散结构化设计、EMC设计、冗余、自诊断等可靠性设计技术。

  (2)起草了用于工业测量与控制系统的EPA系统结构和通信标准(草案)。

  (3)针对工业现场控制应用的特点,通过采用软、硬件抗干扰、EMC设计措施,已开发出了基于以太网技术的传输和控制设备。

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