華源格林交換式工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展前景
工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)不同于普通數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的最大特點(diǎn)在于它必須滿足控制作用對(duì)實(shí)時(shí)性的要求,即信號(hào)傳輸要足夠快和滿足信號(hào)的確定性。實(shí)時(shí)控制往往要求對(duì)某些變量的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確定時(shí)刷新。
由于EtherNet采用CSMA/CD方式,網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷較大時(shí),網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牟淮_定性不能滿足工業(yè)控制的實(shí)時(shí)要求,故傳統(tǒng)以太網(wǎng)技術(shù)難以滿足控制系統(tǒng)要求準(zhǔn)確定時(shí)通信的實(shí)時(shí)性要求,一直被視為“非確定性”的網(wǎng)絡(luò)。然而,快速工業(yè)以太網(wǎng)與交換式以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,給解決以太網(wǎng)的非確定性問題帶來了新的契機(jī),使這一應(yīng)用成為可能。首先,EtherNet的通信速率從10M、100M增大到如今的1000M、10G,在數(shù)據(jù)吞吐量相同的情況下,通信速率的提高意味著網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷的減輕和網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)的減小,即網(wǎng)絡(luò)碰撞機(jī)率大大下降。
其次,采用星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),交換機(jī)將網(wǎng)絡(luò)劃分為若干個(gè)網(wǎng)段。EtherNet交換機(jī)由于具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)的功能,使各端口之間輸入和輸出的數(shù)據(jù)幀能夠得到緩沖,不再發(fā)生碰撞;同時(shí)交換機(jī)還可對(duì)網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行過濾,使每個(gè)網(wǎng)段內(nèi)節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)的傳輸只限在本地網(wǎng)段內(nèi)進(jìn)行,而不需經(jīng)過主干網(wǎng),也不占用其它網(wǎng)段的帶寬,從而降低了所有網(wǎng)段和主干網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷。
再次,全雙工通信又使得端口間兩對(duì)雙絞線上分別同時(shí)接收和發(fā)送報(bào)文幀,也不會(huì)發(fā)生沖突。因此,采用交換式集線器和全雙工通信,可使網(wǎng)絡(luò)上的沖突域不復(fù)存在,或碰撞機(jī)率大大降低,因此使EtherNet通信確定性和實(shí)時(shí)性大大提高。
工業(yè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全是工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用必須考慮的另一個(gè)安全性問題。工業(yè)以太網(wǎng)可以將企業(yè)傳統(tǒng)的三層網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),即信息管理層、過程監(jiān)控層、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層,合成一體,使數(shù)據(jù)的傳輸速率更快、實(shí)時(shí)性更高,并可與Internet無縫集成,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享,提高工廠的運(yùn)作效率。
但同時(shí)也引人了一系列的網(wǎng)絡(luò)安全向題,工業(yè)網(wǎng)絡(luò)可能會(huì)受到包括病毒感染、黑客的非法入侵與非法操作等網(wǎng)絡(luò)安全威脅。一般情況下,可以采用網(wǎng)關(guān)或防火墻等對(duì)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行隔離,還可以通過權(quán)限控制、數(shù)據(jù)加密等多種安全機(jī)制加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的安全管理。
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