以太网在工业控制领域的应用及未来展望

术、计算机技术、自动控制技术、网络技术和智能仪表等多种技术手段，从根本上突破了传统的"点对点"式的模拟信号或数字—模拟信号控制的局限性，构成一种全分散、全数字化、智能化、双向、互连、多变量、多接点的通信与控制系统。相应的控制网络结构也发生了较大的变化。FCS的典型结构分为设备层、控制层和信息层。采用了现场总线技术使控制功能下放到现场设备成为可能，现场总线标准不仅是通信标准，同时也是系统标准。FCS正在走向取代DCS并推动着工业控制技术的又一次飞跃。

       以太网应用于工业控制时存在的问题

　　传统的以太网是一种商用网络，要应用到工业控制中还存在一些问题，主要有以下几个方面。

　　（1） 存在实时性差，不确定性的问题

　　传统的以太网采用了CSMA/CD的介质访问控制机制，各个节点采用BEB（Binary ExponenTIal Back-off）算法处理冲突，具有排队延迟不确定的缺陷，每个网络节点要通过竞争来取得信息包的发送权。通信时节点监听信道，只有发现信道空闲时，才能发送信息;如果信道忙碌则需要等待。信息开始发送后，还需要检查是否发生碰撞，信息如发生碰撞，需退出重发，因此无法保证确定的排队延迟和通信响应确定性，不能满足工业过程控制在实时性上的要求，甚至在通信繁忙时，还存在信息丢失的危险，从而限制了它在工业控制中的应用。

　　（2） 工业可靠性问题

　　以太网是以办公自动化为目标设计的，并没有考虑工业现场环境的适应性需要，如超高或超低的工作温度，大电机或其他大功率设备产生的影响信道传输特性的强电磁噪声等。以太网如在车间底层应用，必须要解决可靠性的问题。

　　（3） 以太网不提供电源，必须有额外的供电电缆

　　工业现场控制网络不仅能传输通信信息，而且要能够为现场设备传输工作供给电源。这主要是从线缆铺设和维护方便考虑，同时总线供电还能减少线缆，降低布线成本。

　　（4） 以太网不是本质安全系统

　　（5） 安全性问题

　　以太网由于使用了TCP/IP协议，因此可能会受到包括病毒、黑客的非法入侵与非法操作等网络安全威胁。没有授权的用户可能进入网络的控制层或管理层，造成安全漏洞。对此，一般可采用用户密码、数据加密、防火墙等多种安全机制加强网络的安全管理，但针对工业自动化控制网络安全问题的解决方案还需要认真研究。

　　（6） 现存的控制网络与新建以太控制网络的集成问题

　　上述这些问题中，实时性、确定性及可靠性问题是长期阻碍以太网进入工业控制领域的主要障碍。为了解决这一问题，人们提出了工业以太网的解决办法。

　　结论

　　以太网作为网络和信息技术的新趋势，在工业通信和自动化系统中起到至关重要的作用，其优越的性能，为您的应用带来巨大的利益：通过简单的连接方式快速装配。通过不断的开发提供了持续的兼容性，因而保证了投资的安全。通过交换技术提供实际上没有限制的通讯性能。各种各样联网应用，例如办公室环境和生产应用环境的联网。

　　在工业通信和自动化系统中采用以太网和TCP/IP协议作为最主要的通信接口和手段，向网络化、标准化、开放性方向发展，将是各种工业控制系统技术发展的主要潮流。市场占有率高达80%，

　　以太网作为目前应用最广泛、成长最快的局域网技术，在工业自动化和过程控制领域得到了超乎寻常的发展。同时，基于IP的全程一体化寻址，为工业生产提供的标准、共享、高速的信息化通道解决方案，也必将对工业控制系统产生深远的影响。