以太网应用在现场总线中
| 之外，为了分辨无效帧，以太网还有可能造成带宽浪费；不符合工业现场环境要求；不具备本质安全性能；不能通过信号线向现场仪表供电等缺陷，因此以太网在工业控制领域方面的应用很有限。 六、交换式以太网及其发展 交换式以太网是根据提高以太网的传输效率，尽可能的减少总线竞争这个思想开发出来的新型以太网。它采用星形布线方式，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，任何两个端口之间都可以建立起一个传输信道，以标称传输速度、传输数据。优点是不存在总线竞争，能显著的提高系统的传输效率。缺点不易控制最大传输时延。为了促进以太网在工业领域的应用，国际上成立了工业以太网协会（Industrial Ethemet Association），并积极开展了工业以太网关键技术的研究。为解决以太网在无间断过程工业领域的极端条件下稳定工作，世界上一些大型企业专门开发和生产了导轨式收发器系列、集线器系列和交换机系列，它们安装在标准DIN导轨上，并有冗余电源供电；接插件采用牢固的DB一9结构。 在工业控制系统中，通过网络传送的数据必须在确定的时间内到达目的地，此即所谓网络的时间确定性。如PID调节器通过网络从现场变送器收集数据进行PID运算，为了实时实现PR）调节，各调节回路需要有非常一致的采样时间，而且这些时间必须是确定的。对于这样的实时控制，通常要求网络的时间延迟小于2 ms～4ms。长时间的通信将恶化对象特性，使控制系统品质下降。由于以太网时问的不确定性，现在的工业以太网现场总线采用一种称作连接装置（Linking Device）的类似带有开关的集线器结构，很好地解决了以太网的时间确定性问题。 美国电气工程师协会（IEEE）正着手制定现场装置与以太网通信的新标准。该标准能够使网络直接“看到”对象（0bject）。这为以太网进入工业控制现场打下了基础。目前，现场总线系统如Profihus，DeviceNet，C0ntmlnet和LJonworks等都打算使用以太网。一些大公司正在研究通过一种称作管道（tunnel）的简单传递机构使用以太网络传送报文。这种方法简单可行，现场装置保持不变，仅需要一个专用的以太网络接口取代原来的总线驱动器就可完成与以太网的连接。过去，一些生产PLC为主的公司都使用以太网完成信息级通信，其中西门子公司的SLMATIC NET则将工业以太网应用到车间级，该公司有着将工业以太网向下层通信应用的趋势。此外，生产DCS公司的投入促进了将以太网广泛应用于过程自动化的监控级，如Foxbor0公司将以太网用于Modbus。由此可以预见，像当年代机进入工业自动化领域一样，以太网/IP将会十分迅速地进人工业控制系统的各级网络。 七、以太网通信的发展lPv6简介 互联网使用初期制定的IP地址方案（IPv4）由四组数据组成。随着以太网/IP的通信在工控和管理的应用，将引起IP地址的重复或不足。为解决IP地址“升位”的问题，IEEE在90年代早期开始了一些尝试，第一个成果是在1995年出版的RFC l 752 （RFC Requests for Comments），描述了称为下一代FP （LP Next Generation。IPNG）的要求，并在一些辅助性文件中描述了新协议的报头、路由、地址以及安全性方面的特征。以后出现了更多的RFC，例如RFCl883，并且该协议已被官方重新命名为“Internet协议版本6”（Intemet pr0．tocol version 6，IPv6）。 在IPv6上增加的内容中值得关注的几点是： 它提供更大的地址空间，IPv6地址有128字节长； 它通过路由器提供更快的IPv6报头处理，并且报头也变长了（IPA是20节，IPv6是40字节）。大多数不用路由器处理的选项被移入单独的扩展报头中； 它定义了LP数据包提供身份验证、保密集成的机制。 它为应用程序提供了一种标记IP数据包的方法，该数据包需要特殊处理。使用此版本的典型应用程序包括多媒体应用程序和实时应用程序。IPV6地址的长度为128，一个节点能有多个接口因此就有多个IP地址。一个接口也能有多个IP地址。IM提供的地址类型有三种：单点传送地址、多点传送地址和任意点传送地址。IPv6为动态IP分配提供了两种机制：一种与“动态主机配置协议”相似，在这种机制中，客户向配置服务器发出请求，服务器从预配置池中取出一个值赋给它，也把这种方法称为“用状态配置”。服务器保持状态信息并在限定的时间内把地址租给用户，用户能够重新租用地址，如果有足够的地址，客户将分配到与上次相同的地址。第二种机制是一个“无状态”机制。在这种机制下，客户通过使用像“以太网”卡地址这样的标识符来生成IP地址。一个IM主机可能没有代码来分辨地址类型。另一方面，一个IPv6路由器可能完全理解不同的地址类型，并且根据不同的地址类型采取不同的行动。 总之通过认识现场总线应用应注意的问题，并理解以太网通信原理，相信我们可以很好地将现场总线和以太网结合起来，更好的应用于工业现场控制中。 |
