实时以太网EtherCAT的技术和应用
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ethercat原理介绍及应用实例EtherCAT的原理是基于以太网技术的,但与传统以太网不同的是,它使用了一种称为“分布式时钟同步”的技术。
在EtherCAT网络中,每个从站(Slave)都具有自己的时钟,主站(Master)通过广播同步帧将数据发送给所有的从站,从站们都能够在同一时刻接收到数据。
这种同步技术使得EtherCAT网络能够以很高的实时性和精准度传输数据,从而满足实时控制系统的要求。
在实际应用中,EtherCAT可以用于各种工业自动化系统中,例如机床、生产线、机器人等。
下面将介绍一些实际应用案例,以便更好地理解EtherCAT的应用。
1. 机械控制系统在机械控制系统中,通常需要对各种运动控制设备进行精确控制。
EtherCAT可以被用来连接各种运动控制器、伺服驱动器、编码器等设备,实现对机械系统的实时控制。
通过EtherCAT网络,可以将各个控制设备连接在一起,实现数据共享和同步控制。
举例来说,一个自动化生产线中可能会有多个运动轴需要控制,比如输送带、机械臂等。
利用EtherCAT网络可以将这些运动轴连接在一起,实现统一的运动控制。
主站可以发送指令给各个从站,从而实现对多个运动轴的同步控制,提高生产效率和精度。
2. 工业机器人工业机器人是现代工业生产中不可或缺的设备,它可以自动执行各种生产任务,提高生产效率和产品质量。
在工业机器人的控制系统中,需要实时传输大量的数据,以确保机器人的运动精度和安全性。
EtherCAT可以被用来连接机器人控制器、传感器、执行器等设备,实现对工业机器人的实时控制。
通过EtherCAT网络,控制器可以实时接收到传感器的数据,并根据实时情况做出相应的控制指令,从而确保机器人的准确运动和安全操作。
3. 数据采集和监控系统在工业生产中,需要采集和监控各种数据来确保生产过程的正常运行。
EtherCAT可以被用来连接各种传感器、控制器、监控设备等,实现对工业过程的实时监控和数据采集。
Ethercat使用手册Ethercat使用手册1:简介Ethercat是一种实时以太网总线技术,用于实现高性能、低成本的实时控制系统。
本章将介绍Ethercat的基本概念、优势以及应用场景。
1.1 Ethercat概述Ethercat是一种基于以太网的开放实时总线,具有高实时性、高带宽和可扩展性的特点。
它采用主从结构,通过一个主站控制多个从站的通信。
Ethercat的通信方式是通过在以太网帧中嵌入实时数据,实现实时控制。
1.2 Ethercat的优势Ethercat具有以下优势:- 高实时性:Ethercat的通信周期非常短,可以实现毫秒级的实时响应。
- 高带宽利用率:Ethercat使用广播方式进行通信,所有从站都可以同时接收到通信数据,大大提高了带宽利用率。
- 灵活扩展:Ethercat支持多种不同类型的从站设备,可以根据实际需求进行灵活扩展。
- 易于集成:Ethercat和以太网兼容,可以直接利用现有的以太网基础设施进行集成。
1.3 Ethercat的应用场景Ethercat可以广泛应用于工业自动化领域,特别适用于需要高实时性和大带宽的控制系统。
例如:- 机械控制系统:如机床控制、控制等。
- 过程控制系统:如化工厂、石油炼化厂等。
- 自动化生产线:如汽车组装线、电子制造线等。
2: Ethercat网络配置本章将介绍Ethercat网络的基本配置方式,包括主站配置、从站配置和网络拓扑结构。
2.1 主站配置主站是Ethercat网络的控制中心,负责发送和接收通信数据。
主站需要配置以下参数:- IP地址:主站的网络地址。
- 通信周期:主站发送通信数据的周期,单位为毫秒。
- 从站配置:主站需要配置每个从站的类型和地址。
2.2 从站配置从站是Ethercat网络中的设备,负责接收和响应主站发送的通信数据。
从站需要配置以下参数:- 设备类型:从站的设备类型,如IO模块、驱动器等。
- 从站地址:从站在网络中的地址。
EtherCAT读法1. 什么是EtherCAT1.1 介绍EtherCAT技术EtherCAT(以太CAT)是一种实时以太网网络通信技术,它在工业自动化领域得到广泛应用。
EtherCAT不仅能提供高性能和可靠的通信,还具有实时性能优秀、延迟低、扩展性强等优点。
1.2 EtherCAT的工作原理EtherCAT采用主从架构,其中主站负责分发和收集数据,从站负责为主站提供和接收数据。
EtherCAT的数据传输是通过在以太网帧中封装数据,并沿着物理层的双绞线以“传递方式”进行传递的。
2. EtherCAT通信过程详解2.1 主站对从站的读取方式主站可以通过发送读取命令来获取从站的数据。
主站发送的读取命令包含了要读取的数据的地址信息,从站接收到命令后,会将对应的数据写入响应帧中进行返回。
2.2 从站对读取的响应从站接收到主站的读取命令后,会将对应的数据写入响应帧中进行返回。
从站在发送响应帧之前需要通过检查CRC校验,确认数据的完整性。
2.3 数据的读取方式主站通过解析响应帧来获取从站的数据。
主站首先识别出响应帧的起始标识符和帧类型,然后解析数据段中的地址信息和数据值。
3. EtherCAT读法的应用示例3.1 工业自动化在工业自动化领域中,EtherCAT的读法被广泛应用。
主站可以通过读取从站的数据来获取实时的生产数据,从而进行进一步分析和控制。
3.2 机器人控制在机器人控制系统中,EtherCAT的读法可以用于读取机器人关节位置、速度等数据,实现对机器人运动的实时监控和控制。
3.3 测量和检测系统EtherCAT的读法也可以用于测量和检测系统中。
通过读取传感器节点的数据,可以实时监测物理量的变化,并进行相应的处理和控制。
4. EtherCAT读法的优势和劣势4.1 优势•实时性能优秀:EtherCAT具有很低的通信延迟,能够满足实时控制系统的需求。
•扩展性强:EtherCAT支持大规模的节点连接,能够满足复杂系统的需求。
igh-ethercat 应用例子什么是ighethercat?ighethercat 是一种开源的以太网通信协议,主要应用于工业自动化领域。
它是Ethernet Powerlink Standardization Group(EPSG)开发的一种实时以太网协议,为工业设备提供高速、可靠、实时的通信能力。
ighethercat 借鉴了EtherCAT协议的一些设计理念,但在技术细节上有所不同。
为何选择ighethercat?在工业自动化领域,通信的实时性和可靠性是至关重要的。
采用以太网通信协议可以提供更高的带宽和更低的延迟,但传统的以太网在实时性方面存在一定的限制。
ighethercat通过将EtherCAT的一些特性进行了优化和改进,提供了更高的性能和更灵活的配置选项。
此外,ighethercat还是一个开源的协议,这意味着用户可以免费获得并使用它,使其成为一个经济实惠的选择。
ighethercat的应用领域ighethercat广泛应用于各种工业自动化应用中,包括机器人控制、工艺控制、自动化生产线等。
其高速、实时的通信能力使得工业设备之间可以实现快速、精确的数据交换和同步操作。
此外,ighethercat还支持大规模系统的构建,并具有可扩展性和灵活的配置选项。
ighethercat的工作原理ighethercat采用主从结构的通信方式。
在网络中,有一个Master节点和多个Slave节点。
Master节点负责控制整个网络的同步和通信。
它负责发送周期性的同步帧和传输从节点的输入和输出数据。
Slave节点负责接收和发送数据,并根据Master节点的指令执行相应的操作。
具体来说,Master节点会周期性地发送同步帧,以确保整个网络的同步。
每个Slave节点收到同步帧后,会按照Master节点预先配置的轮询方式依次进行操作。
Slave节点在接收到指令后,执行相应的操作,并将结果发送回Master节点。
ethercat soe 解析
EtherCAT(Engineering Automation Technology)是一种实时以太EtherCAT(Engineering Automation Technology)是一种实时以太网解决方案,用于实现工业自动化和控制。
它提供了一种高性能、低成本的通信协议,适用于各种工业应用。
在EtherCAT中,SOE(Sequence of Events)是指事件序列。
它是一种记录设备状态变化的方式,通常用于故障诊断和分析。
SOE记录了设备从启动到停止过程中的所有事件,包括开关操作、报警信息等。
解析EtherCAT SOE的过程如下:
1. 首先,需要连接到EtherCAT网络上的设备,并获取设备的SOE数据。
这可以通过读取设备的配置文件或使用专用的监控软件来实现。
2. 接下来,对获取到的SOE数据进行解析。
这通常涉及到将二进制数据转换为可读的文本格式,以便进一步分析和处理。
3. 在解析过程中,可以提取关键信息,如事件发生的时间、设备名称、事件类型等。
这些信息有助于了解设备的工作状态和性能。
4. 可以将解析后的SOE数据存储在数据库中,以便进行长期监控和分析。
此外,还可以将这些数据与其他系统集成,以实现更高级的功能,如故障预测、优化控制等。
解析EtherCAT SOE可以帮助我们更好地了解设备的运行状况,提高生产效率和安全性。
ethercat主站协议例程摘要:一、ethercat协议简介二、ethercat主站协议的工作原理三、ethercat主站协议的应用场景四、ethercat主站协议的优缺点五、如何在我国推广和实践ethercat主站协议六、总结正文:Ethercat主站协议是一种实时以太网协议,广泛应用于工业自动化领域。
本文将从ethercat协议简介、工作原理、应用场景、优缺点以及在我国的推广和实践等方面进行详细介绍。
一、ethercat协议简介Ethercat(Ethernet Control Protocol for Real-Time Applications)是一种基于以太网的实时通信协议,由德国不莱梅大学开发。
它具有高实时性、高可靠性和高吞吐量等特点,适用于对实时性要求较高的工业自动化领域。
二、ethercat主站协议的工作原理Ethercat主站协议采用分布式实时操作系统(DROS)来实现对整个系统的实时控制。
主站通过周期性广播消息,将控制指令传输到从站,从站收到指令后执行相应的操作。
主站和从站之间采用以太网物理层进行通信,实现了高速数据传输。
三、ethercat主站协议的应用场景Ethercat主站协议主要应用于以下场景:1.工业自动化:如机器人的控制和监测、生产线自动化等。
2.数控机床:用于实现高速、高精度的加工过程。
3.电动汽车:用于电池管理系统、电机控制系统等关键部件的实时监控和控制。
4.航空航天:如飞行器控制系统、卫星通信系统等。
四、ethercat主站协议的优缺点优点:1.实时性:Ethercat主站协议具有较高的实时性能,满足工业自动化领域的实时性要求。
2.可靠性:采用冗余设计,提高了系统的可靠性。
3.高速度:利用以太网物理层,实现高速数据传输。
4.易于扩展:支持大量从站,便于系统扩展。
缺点:1.成本:相较于其他通信协议,Ethercat主站协议的硬件成本较高。
2.技术门槛:协议使用有一定技术门槛,需要专业人员进行配置和维护。
ethercat协议EtherCAT协议是一种实时以太网协议,用于实时控制和数据通信。
它被广泛应用于工业自动化领域,能够提供低延迟、高性能和可靠的数据传输。
EtherCAT协议采用了主从结构,其中一个主节点负责通信调度,而其他从节点执行实际的控制任务。
EtherCAT协议的主要特点是基于以太网技术,通过硬件修改和软件描述来实现实时通信。
它使用了分布式时钟同步机制,确保所有的从节点都具有相同的系统时间。
这使得从节点可以在没有主节点的干预下进行实时控制,同时减少了通信的延迟。
EtherCAT协议还具有高效的数据传输方式。
它采用了类似于总线方式的通信结构,通过在数据帧中嵌入控制和数据信息,从而实现了实时传输。
这种方式减少了通信的负载,提高了数据的传输效率。
此外,EtherCAT协议还支持多种通信拓扑结构。
它可以实现星型、线性、环形、树形等多种拓扑结构,能够适应不同的系统需求。
这种灵活性使得EtherCAT协议可以应用于各种规模和复杂度的工业自动化系统。
在实际应用中,EtherCAT协议具有许多优势。
首先,它提供了实时的控制和数据通信能力,能够满足工业自动化系统对实时性的要求。
其次,EtherCAT协议具有高度的可扩展性和灵活性,能够适应不同的应用场景。
此外,EtherCAT协议还具有较低的成本,能够降低系统的总体成本。
然而,EtherCAT协议也存在一些挑战和限制。
首先,它对硬件的要求较高,需要支持实时以太网的网络接口卡和网络交换机等设备。
其次,EtherCAT协议的部署和调试相对较复杂,需要一定的专业知识和经验。
另外,由于EtherCAT协议的通信方式较为复杂,可能引入一定的安全风险,需要进行严格的安全措施。
总的来说,EtherCAT协议是一种高性能、高可靠性的实时以太网协议,广泛应用于工业自动化领域。
它通过分布式时钟同步、高效的数据传输和灵活的通信拓扑结构,实现了实时控制和数据通信的要求。
尽管存在一些挑战和限制,但随着技术的不断发展,EtherCAT协议有望在工业自动化领域取得更广泛的应用。
ethercat协议解析EtherCAT(Ethernet for Control Automation Technology)是一种用于实时工业自动化领域的通信协议。
它是基于以太网技术的开放式标准,旨在提供快速和可靠的实时通信能力。
本文将对EtherCAT协议进行解析,介绍其原理、特点和应用领域。
1. EtherCAT协议的原理EtherCAT协议采用了主从结构,由一个主站(Master)和多个从站(Slave)组成。
主站负责控制和协调从站的通信过程,从站用于连接传感器、执行器等设备,并通过 EtherCAT 总线与主站进行实时通信。
在EtherCAT总线上,主站通过发送广播消息的方式将数据传输给从站。
从站收到消息后,在消息的尾部加入自己的数据,并在不删除原始消息的情况下将消息继续传递给下一个从站,形成了一个环形结构。
这种消息传递方式被称为“分布式时钟同步广播”。
2. EtherCAT协议的特点2.1 高实时性:EtherCAT协议采用了快速数据传输方式,具有极低的通信延迟和高带宽。
这使得它在实时性要求严格的工业控制系统中得到广泛应用。
2.2 灵活性:EtherCAT总线支持多种拓扑结构,包括线性、树形和环形结构,适应不同工业环境的需求。
此外,EtherCAT还支持多种物理层接口,如光纤和电缆,以适应不同的通信环境。
2.3 简化布线:EtherCAT总线采用简单的硬件拓扑结构和标准以太网线缆,降低了系统的布线难度和成本。
2.4 容错性:EtherCAT协议具有自动冲突检测和冲突解决功能,可在网络拓扑发生变化时自动适应,并保持网络正常运行。
2.5 开放性:EtherCAT是一个开放的通信协议,其通信规范公开可得。
这使得各厂商可以根据自己的需求和应用开发符合EtherCAT标准的设备和系统。
3. EtherCAT协议的应用领域EtherCAT协议在各种工业自动化领域得到了广泛应用,包括机器人控制、自动化生产线、测试和测量系统等。
ethercat总线原理EtherCAT(Ethernet for Control Automation Technology)是一种高性能实时以太网总线通信协议,它的出现极大地推动了工业自动化领域的发展。
本文将从EtherCAT总线的原理入手,介绍其工作原理、优势和应用领域。
一、EtherCAT总线的工作原理EtherCAT总线基于以太网技术,采用主从结构,其中一个设备被指定为主站,其他设备作为从站。
主站负责控制和同步从站的通信,从站负责执行主站下发的指令,并将执行结果返回给主站。
EtherCAT总线采用了一种分布式的数据传输方式,称为“串联”(daisy chain)。
在EtherCAT总线上,从站之间通过一条物理链路相互连接,形成一个环形网络。
主站通过这个环形网络将数据广播给所有的从站,每个从站都能够读取和写入自己关心的数据。
EtherCAT总线的数据传输速度非常快,每个从站只需要在数据通过自己时进行处理,并将数据传递给下一个从站,而不需要等待整个数据传输过程完成。
这种串联的数据传输方式极大地提高了总线的实时性和性能。
二、EtherCAT总线的优势1. 高性能:EtherCAT总线的数据传输速度达到了每毫秒1000个数据包的处理能力,满足了高性能实时控制的需求。
2. 灵活性:EtherCAT总线支持多种拓扑结构,可以适应不同的应用场景。
同时,EtherCAT总线还支持热插拔功能,可以在运行时添加或移除从站设备。
3. 成本效益:EtherCAT总线采用通用的以太网硬件设备,降低了系统的成本。
同时,由于EtherCAT总线具有高性能和实时性,可以减少硬件和软件的复杂性,进一步降低了系统的成本。
4. 易于集成:EtherCAT总线与现有的以太网技术兼容,可以直接与计算机网络连接,方便实现数据的监控和远程管理。
三、EtherCAT总线的应用领域EtherCAT总线在工业自动化领域有着广泛的应用。
它可以用于机器人控制、自动化生产线、工业机械、过程控制等各种应用场景。
实时以太网EtherCAT的技术和应用目录摘要: (3)关键词: (3)前言 (3)一.实时以太网 (3)1.1 实时以太网的发展历史 (3)1.2 实时以太网的发展现状 (4)1.2.1 通信确定性与实时性 (4)1.2.2 稳定性与可靠性 (4)1.2.3 安全性 (4)1.2.4 总线供电问题 (5)1.3 实时以太网的技术优势 (5)1.3.1 应用广泛 (5)1.3.2 通信速率高 (5)1.3.3 成本低廉 (5)1.3.4 资源共享能力强 (5)1.3.5 可持续发展潜力大 (6)1.4 实时以太网的关键技术 (6)1.4.1 实时通信技术 (6)1.4.2 总线供电技术 (6)1.4.3 远距离传输技术 (6)1.4.4 网络安全技术 (6)1.4.5 可靠性技术 (6)1.5 实时以太网的未来技术 (7)1.5.1 工业以太网的防爆保护 (7)1.5.2 未来的网络拓扑结构 (7)1.5.3 让交换机学习自动化语言 (7)1.5.4 安全增长的重要性 (7)1.5.5 无线网络提供新的应用可能 (7)1.5.6 更高的网络带宽 (7)1.6 实时以太网的主流五种标准 (8)1.6.1 EtherCAT标准 (8)1.6.2 Ethernet/IP标准 (8)1.6.3 PowerLink标准 (8)1.6.4 Profinet标准 (9)1.6.5 Sercos-III标准 (9)1.7 实时以太网的五种标准比较 (9)1.7.1 硬件和软件的差异 (9)1.7.2 实现确定性的方案 (10)1.7.3 实现实时性的异同 (11)1.7.4 纵向IT集成的实现 (11)二.EtherCAT实时以太网技术 (11)2.1 传统现场总线及以太网的实时能力 (11)2.2 EtherCAT运行原理 (12)2.3 EtherCAT技术特征 (14)2.3.1 协议 (14)2.3.2 帧结构 (15)2.3.3 拓扑 (16)2.3.4 分布时钟 (17)2.3.5 实时性 (17)2.3.6 故障诊断 (18)2.3.7 可靠性 (19)2.3.8 安全性 (19)2.3.9 EtherCAT实现CANopen(CoE) (19)2.3.10 EtherCAT实现伺服驱动(SoE) (20)2.3.11 EtherCAT实现以太网(EoE) (20)2.3.12 EtherCAT实现文件读取(FoE) (21)2.4 EtherCAT成本 (21)2.5 EtherCAT实施 (21)2.5.1 主站 (22)2.5.2 主站实施 (22)2.5.3 从站 (23)2.5.4 从站控制器 (23)2.6 EtherCAT总结 (24)三.基于EtherCAT的多轴运动控制卡实现 (25)3.1 系统概述 (25)3.2 EtherCAT主站程序 (26)3.3 EtherCAT从站结构 (26)3.4 数据通信 (27)结语 (28)摘要:分析了实时以太网技术的发展现状和发展趋势,并比较了当前主流的五种以太网标准的技术特点。
针对EtherCAT实时以太网技术进行了细致的介绍和分析,并介绍了一种基于EtherCAT技术构建的多轴运动控制卡的实现。
关键词:以太网 Ethernet EtherCAT 运动控制前言长期以来,现场总线技术争论不休,工业网络通信的互连、互通与互操作问题很难解决,严重阻碍了现场总线技术的发展和推广应用,于是现场总线开始转向三十年来最成功的以太网网络技术。
经过近几年的努力,以太网技术已经被工业自动化系统广泛接受。
为了满足高实时性能应用的需要,各大公司和标准组织纷纷提出各种提升工业以太网实时性的技术解决方案,以太网的实时响应时间可以提高到低于1ms,从而产生了实时以太网(RealTime Ethernet,简称RTE)。
经过多年的努力,实时以太网已经取得了多项关键技术的突破,可以通过实时以太网对底层的控制器和传感器进行操作,实现E网到底。
一.实时以太网按照国际电工委员会IEC/sc65的定义,实时以太网是建立在IEEE802.3标准的基础上,通过对其和相关标准的实时扩展提高实时性,并且做到与标准以太网完全无缝连接的工业以太网。
1.1 实时以太网的发展历史以太网(Ethernet)这个名字来自于无线电技术。
19世纪时,很多科学家认为电磁波的传输需要一种媒介,这种媒介被称为”Ether”。
在20世纪70年代中期,美国XEROX公司提出了以太网这个新概念,采用了CSMA/CD (载波侦听多路存取/冲突检测)的访问方法。
第一个以太网系统,能够通过1000多米的同轴电缆,连接超过100个站点,实现3Mbps的数据传输速率。
70年代后期,由DEC、Intel和XEROX公司组成的DIX工作组将以太网的传输速率提高到了10MB/s。
1995年,IEEE正式通过802.3u快速以太网标准。
快速以太网仍然采用CSMA/CD协议,但物理层则提供1OOM/s传输速率。
随后以太网技术进一步发展到1000MB/s(千兆网)和l0000MB/s(万兆网)。
在这些网络中,不仅仅使用同轴电缆,也可采用双绞线电缆、光纤以及无线传输。
传输速度高达100GB/s及以上的以太网网络也正在规划中。
2003年5月,为了规范RTE的工作,1EC/sc65c专门成立了WG11实时以太网工作组,负责制定IEC61784—2“基于ISO/lEC8802.3的实时应用系统中工业通信网络行规”国际标准,该标准包括l1种实时以太网行规集。
1.2 实时以太网的发展现状Ethernet过去被认为是一种“非确定性”的网络,作为信息技术的基础,是为IT领域应用而开发的,在工业控制领域只能得到有限应用,这是由于:(1)Ethernet的介质访问控制(MAC)层协议采用带碰撞检侧的载波侦听多址访问(CSMA/CD)方式,当网络负荷较重时,网络的确定性不能满足工业控制的实时性要求;(2)Ethernet所用的接插件、集线器、交换机和电缆等是为办公室应用而设计的,不符合工业现场亚劣环境要求;(3)在工厂环境中,Ethernet抗干扰(EMI)性能较差,若用于危险场合,以太网不具备本质安全性能;(4)Ethernet不能通过信号线向现场设备供电问题。
随着IT技术和总线技术的发展,上述问题在实时以太网中正在迅速得到解决,并使Ethernet全面应用于工业控制领域成为可能。
1.2.1 通信确定性与实时性快速以太网、交换式以太网技术和全双工通信的发展给解决以太网的非确定性和非实时性问题提供了契机和可能。
首先,Ethernet的通信速率从1OM、100M增大到如今的1000M、10G,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和网络传输延时的减小,即网络碰撞机率大大下降。
其次,采用星型网络拓扑结构,交换机将网络划分为若干个网段。
Ethernet交换机由于具有数据存储、转发的功能,使各端口之间输入和输出的数据帧能够得到缓冲,不再发生碰撞。
再次,全双工通信又使得端口闻两对双绞线(或两根光纤)上分别同时接收和发送报文帧,也不会发生冲突。
1.2.2 稳定性与可靠性由于工业现场的机械、气候、尘埃等条件非常恶劣,因此对设备的工业可靠性提出了更高的要求。
在工厂环境中,工业网络必须具备较好的可靠性、可恢复性及可维护性。
为了解决在不间断的工业应用领域,在极端条件下网络也能稳定工作的问题,德国Hirschmann等公司专门开发和生产了工业以太网交换机等产品,安装在标准DIN导轨上,并有冗余电源供电。
1.2.3 安全性工业系统的网络安全是工业以太网应用必须考虑的另一个安全性问题。
工业以太网可以将企业传统的三层网络系统,即信息管理层、过程监控层、现场设备层,合成一体,使数据的传输速率更快、实时性更高,并可与Internet无缝集成,实现数据的共享,提高工厂的运作效率。
但同时也引入了一系列的网络安全问题,工业网络可能会受到包括病毒感染、黑客的非法入侵与非法操作等网络安全威胁。
一般情况下,可以采用网关或防火墙等对工业网络与外部网络进行隔离,还可以通过权限控制、数据加密等多种安全机制加强网络的安全管理。
1.2.4 总线供电问题总线供电(或称总线馈电)是指连接到现场设备的线缆不仅传输数据信号,还能给现场设备提供工作电源。
对于现场设备供电可以采取以下方法:(1) 在目前以太网标准的基础上适当地修改物理层的技术规范,将以太网的曼彻斯特信号调制到一个直流或低频交流电源上,在现场设备端再将这两路信号分离开来。
(2) 不改变目前物理层的结构,而通过连接电缆中的空闲线缆为现场设备提供电源。
1.3 实时以太网的技术优势1.3.1 应用广泛以太网是应用最广泛的计算机网络技术,几乎所有的编程语言如VisualC++、Java、Visual Basic等都支持以太网的应用开发。
1.3.2 通信速率高目前,10、100Mb/s的快速以太网已开始广泛应用,1Gb/s以太网技术也逐渐成熟,而传统的现场总线最高速率只有12Mb/s。
显然,以太网的速率要比传统现场总结要快的多,完全可以满足工业控制网络不断增长的带宽要求。
1.3.3 成本低廉以太网网卡的价格较之现场总线网卡要便宜得多(约为1/10);另外,以太网已经应用多年,人们对以太网的设计、应用等方面有很多经验,具有相当成熟的技术。
大量的软件资源和设计经验可以显著降低系统的开发和培训费用,降低系统的整体成本,并大大加快系统的开发和推广速度。
1.3.4 资源共享能力强随着Internet/Intranet的发展,以太网已渗透到各个角落,网络上的用户已解除了资源地理位置上的束缚,在联人互联网的任何一台计算机上就能浏览工业控制现场的数据,实现“控管一体化”,这是其他任何一种现场总线都无法比拟的。
1.3.5 可持续发展潜力大以太网的引人将为控制系统的后续发展提供可能性,用户在技术升级方面无需独自的研究投入,对于这一点,任何现有的现场总线技术都是无法比拟的。
1.4 实时以太网的关键技术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,经过认真细致的调研和分析,以下技术基本解决了以太网应用于现场设备间通信的关键技术。
1.4.1 实时通信技术其中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、简化通信站软件层次、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。
1.4.2 总线供电技术采用直流电源耦合、电源冗余管理等技术,设计了能网络代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。
1.4.3 远距离传输技术采用网络分层、控制区域微网段化、网络超小时滞中继以及光纤等技术解决以太网的远距离传输问题。