工業(yè)以太網(wǎng)與傳統(tǒng)以太網(wǎng)絡的比較

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

什么是工業(yè)以太網(wǎng)？工業(yè)以太網(wǎng)是指技術上與商用以太網(wǎng)兼容，但在產品設計上，在實時性、可靠性、環(huán)境適應性等方面滿足工業(yè)現(xiàn)場的需要，是繼現(xiàn)場總線之后發(fā)展起來的，很受認同同時富有發(fā)展前景的一種工業(yè)通信網(wǎng)絡。其本質就是太網(wǎng)技術辦公自動化走向工業(yè)自動化。?

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

工業(yè)以太網(wǎng)是指技術上與商用以太網(wǎng)兼容，但在產品設計上，在實時性、可靠性、環(huán)境適應性等方面滿足工業(yè)現(xiàn)場的需要，是繼現(xiàn)場總線之后發(fā)展起來，最被認同也最具發(fā)展前景的一種工業(yè)通信網(wǎng)絡。

工業(yè)以太網(wǎng)的本質就是以太網(wǎng)技術辦公自動化走向工業(yè)自動化。

【操作要求】

1.工業(yè)生產環(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)生產現(xiàn)場的粉塵、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。

3.工業(yè)生產現(xiàn)場的振動、電磁干擾大，工業(yè)控制網(wǎng)絡必須具有機械環(huán)境適應性（如耐振動、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)絡器件要能方便地安裝在工業(yè)現(xiàn)場控制柜內，并容易更換。

以太網(wǎng)產生延遲的主要原因是沖突，其原因是它利用了CSMA/CD技術。在傳統(tǒng)的共享網(wǎng)絡中，由于以太網(wǎng)中所以的站點，采用相同的物理介質相連，這就意味著2臺設備同時發(fā)出信號時，就會出現(xiàn)信號見的互相沖突。為了解決這個問題，以太網(wǎng)規(guī)定，在一個站點訪問介質前，必須先監(jiān)聽網(wǎng)絡上有沒有其他站點在同時使用該介質。如果有則必須等待，此時就發(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(xù)CSMA，非持續(xù)CSMA，P-持續(xù)CSMA的算法2。

由于以太網(wǎng)是以辦公自動化為目標設計的，并不完全符合工業(yè)環(huán)境和標準的要求，將傳統(tǒng)的以太網(wǎng)用于工業(yè)領域還存在著明顯的缺陷。但其成本比工業(yè)網(wǎng)絡低，技術透明度高，特別是它遵循IEEE802.3協(xié)議為各現(xiàn)場總線廠商大開了方便之門。

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)絡上存在沖突。對于一個工業(yè)網(wǎng)絡，如果存在著大量的沖突，就必須多次重發(fā)數(shù)據(jù)，使得網(wǎng)絡間通信的不確定性大大增加，帶來系統(tǒng)控制性能的降低。

2、實時性

在工業(yè)控制系統(tǒng)中，在一個事件發(fā)生之后，系統(tǒng)必須在一個可以準確預見的時間范圍內作出反應。而工業(yè)上對數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性要求非常高，數(shù)據(jù)的更新是在數(shù)十毫秒完成。而以太網(wǎng)的CSMA/CD機制，當發(fā)生沖突時重發(fā)數(shù)據(jù)，可以嘗試16次，這種解決沖突的機制是以付出時間為代價的。

而設備的掉線，可能會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(xiàn)場，面對惡劣的工況、嚴重的線間干擾，必然降低其可靠性。所以工業(yè)網(wǎng)絡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

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

2、高速以太網(wǎng)

沖突的發(fā)生與負載有關，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)絡的負荷。

3、IEEE1588對時機制

IEEE1588定義了一個在測量和控制網(wǎng)絡中，與網(wǎng)絡交流、本地計算和分配對象有關的精確同步時鐘的協(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，精度可達微秒范圍。它使用時間印章來同步本地時間的機制。即使在網(wǎng)絡通信時同步控制信號產生一定的波動時，它所達到的精度仍可滿足要求。這使得它尤其適用于基于以太網(wǎng)的系統(tǒng)。通過采用這種技術，以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議不需要大的改動就可以運行于高精度的網(wǎng)絡控制系統(tǒng)之中。在區(qū)域總線中它所達到的精度遠遠超過了現(xiàn)有各種系統(tǒng)。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)絡技術有著巨大的優(yōu)勢。