工业以太网在工业自动化系统中的运用及其发展趋势

工业以太网在工业自动化系统中的运用及其发展趋势

李帆

陕西延长石油（集团）有限责任公司油气勘探公司陕西延安716000

摘要：计算机网络技术作为工业发展的一部分，它的发展也逐渐推动了工业自动化的发展。目前，工业自动化控制系统已经脱离传统的控制生产方法，逐渐向网络监测方向发展。因此工业以太网逐渐使用到工业自动化系统中，本文通过阐述工业以太网在现代工业自动化系统中的应用，分析其优点与不足。研究研究工业以太网在工业自动化系统中的发展趋势，为推动工业以太网的进一步应用提供可行建议。

关键词：工业以太网；工业自动控制化系统；应用；发展

引言

随着社会经济的快速发展，越来越多的精密仪器出现在人们的生活中。精密仪器的精度与工业生产息息相关，因此对工业生产控制自动化的要求也逐渐提高。

随着社会经济的发展，工业以太网得到了广泛的普及，同时在以太网基础上发展的工业自动化系统也得到了广泛的研究与应用，从而大大促进了工业自动化控制系统的发展。由于工业自动化系统的控制是基于计算机网络计术进行的，因此，研究工业以太网时，必须进行相关的网络控制系统研究。本文通过研究工业以太网的特点，分析其在工业自动化控制系统中的应用，来预测工业以太网在工业自动化系统中的发展趋势，推动我国的工业自动化发展。

1.概述

目前，全球85%的网络都采用以太网技术。在短时间内，以太网技术的发展已经完成了一个数量级的飞跃，新的高速以太网技术标准使以太网技术走出了狭小的LAN空间，完全可以承担起WAN、MAN等大规模和长距离网络的建设。同时，随着MPLS、快速自愈STP技术的逐渐成熟，使以太网技术如虎添翼，加上以太网技术组网成本低、网络扩容简单等特点，使以太网技术得到飞速的发展。

2.以太网优点

无论是单独使用，或者把它和以太网交换机联合使用时，快速以太网集线器都提供直接的性能优点，包括：

2.1提高以太网的原生带宽：

在任何环境下，即便不使用交换机，快速以太网使网络的原生带宽达到100Mb/s，它特别适用在具有突发的通信和传送大型数据文件的应用环境中。

2.2对个人PC和其他高档的PC工作站提供强力的网络支持：高档PC一般使用EISA或PCI总线，要获得这类计算机的完整的性能优点，要求通信网络具备100Mb/s的吞吐量。

2.3简便和容易安装使用：

不需要装额外的软件或者设置参数，只须简便地把100Mb/s网卡插入快速以太网集线器中，便可以实现快速以太网的性能。

2.4低的部署费用：

在有第5类UTP电缆接线和10/100Mb/s自动转换网卡的新网络环境中，在每个端口的基础上，快速以太网集线器装置的费用大致和以太网集线器相当。快速以太网也保留传统以太网的技术知识和在管理工具以及应用软件方面的投资。

3工业以太网概述及其设计

以太网是一种方便快捷，使用广泛的网络结构，经过不断的研究，当前的以太网的开放性良好，使用人员众多，而且相应信息资源丰富，因此得到了广泛的使用。由于以太网的发展前景巨大、价格低廉，因此逐渐被引人到工业系统中。形成了工业以太网结构。工业以太网作为一种特殊的网络结构，它可以直接控制工业生产的整个流程，同时监测产品信息并将信息传递出去，进行相应的物质转换。当前主要使用的是基于基于IEEES叮2(tEhernet)结构运行的以太网。这种结构不仅可以无缝连接，同时可以将企业的信息与全球的信息联合起来，形成一个信息完善的管理系统。工业以太网就是在以太网的基础上，使其连接进人相应的商业信息。使其满足工业自动化生产的需求，是一种典型的工业网络系统。

工业以太网的系统设计主要包括两个方面，一是拓扑结构设计，另一个是系统组网的设计。工业以太网的拓扑结构设计将直接影响整个工业自动化控制系统的性能，因此如何选取拓扑结构需要进行合理的分析。在选取拓扑结构时，需要先对相关的控制对象以及控制要求进行分析。在传统的电气自动化控制系统中，由于控制系统往往需要多个设备配合，因此控制的可靠性及稳定性较差。当前的工业以太网在结合使用特点与需求后，大多选取环型拓扑结构，从而使得运行的可靠性与稳定性大大增加。而对于系统组网的设计，则主要是为了提高以太网的控制性能。

4工业以太网在工业自动化系统中的运用

4.1专用工业以太控制网络

尽管工业以太网的应用已经十分普及，并逐渐在工业自动化生产中占有一席之地。然而它仍然存在比较多的缺陷。目前工业以太网的研究主要集中在如何实现单独控制上。当前的自动化控制系统技术融合了现场总线技术和全球一体化管理技术的特点，因此具有广泛的兼容性能，可以取代当前的底层现场总线技术的应用，从而使工业以太网控制于系统的每一个阶层，这种专用工业以太控制网络能够较好的实现对控制系统的监测，同时也实现了办公自动化与工业自动化系统的无缝连接问。

4.2基于Web的网络监控平台

基于web的网络监控平台是工业以太网的另一种使用方式，在近几年得到了广泛的使用，它是通过将计算机网络控制系统与相应的生产设备相互连接，使得生产信息能够较好的传递，同时也可完好的监测与保存产品的生产数据。管理人员通过查询相应的控制信息，就可以分析生产过程中出现的故障，从而做出及时的维护。这种方法一般通过单独的以太网控制系统来控制，从而实现对整个生产现场的控制。

5工业以太网在工业自动化系统的发展趋势与展望

目前，工业以太网应用范围最为广泛的类型主要有六种，分别为Ethernet/IP以太网；Modbus一IDA以太网；PROFINET以太网；EthertPowerlink以太网；EtherCAT以太网以及EPA以太网。尽管这六种工业以太网结构相对而言比较完善，但是由于以太网缺乏相应的标准制度，因此在发展过程中仍存在许多的问题。因此在未来的工业以太网发展中，应该提出一个以太网的通用的应用层工业标准。除此之外，当前的以太网缺乏实时性和可靠性，而且由于应用层的工业标准的缺少，将大大降低设备的实际操作性能。相应的也会带来安全性问题。随着工业以太网进一步发展和普及，以太网的发展会逐渐朝向多节点网络方向。从而弥补工业以太网的发展缺陷。

6结语

工业以太网技术是当今自动化领域发展的热点之一，它的出现使得工业控制技术得到了新的发展。尽管工业以太网大大加快工业自动化系统的发展，但是在当前的使用中，由于工业以太网结构存在的部分局限性，因此还不能完全使用于所有的工业自动化控制系统中。而且由于工业以太网缺乏相应的通用应用层工业标准，其功能也受到一定的影响。但是随着我们对工业以太网研究的不断深人，工业以太网在工业自动化系统中的应用将逐步成熟，其应用前景及发展潜力是巨大的。而工业以太网的成熟应用，将大大加速我国的自动控制化发展，推动我国的经济发展。

参考文献：

[1]吴爱国，梁瑾，金文.工业以太网的发展现状[J].信息与控制，2013(05)：459一461.

[2]顾洪军.工业企业网与现场总线技术及应用M.北京：人民邮电出版社，2002.

[3]夏锋，孙优贤.工业以太网应用性能分析[J].电气自动化，2014，(02)：4-043

作者简介：

姓名：李帆出生年：1985性别：男籍贯：陕西省延长县

民族：汉学历：本科

供职单位：陕西延长石油（集团）有限责任公司油气勘探公司