工業以太網在工業自動化系統中的運用及其發展趨勢

肖 宇（昆山技術市場，江蘇 昆山 215301）

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工業以太網在工業自動化系統中的運用及其發展趨勢

肖 宇
（昆山技術市場，江蘇 昆山 215301）

摘 要：隨著社會經濟的發展，工業以太網得到了廣泛的普及，同時在以太網基礎上發展的工業自動化系統也得到了廣泛的研究與應用，從而大大促進了工業自動化控制系統的發展。由于工業自動化系統的控制是基于計算機網絡計術進行的，因此，研究工業以太網時，必須進行相關的網絡控制系統研究。本文通過研究工業以太網的特點，分析其在工業自動化控制系統中的應用，來預測工業以太網在工業自動化系統中的發展趨勢，推動我國的工業自動化發展。

關鍵詞：工業以太網；工業自動控制化系統；應用；發展

0　引言

隨著社會經濟的快速發展，越來越多的精密儀器出現在人們的生活中。精密儀器的精度與工業生產息息相關，因此對工業生產控制自動化的要求也逐漸提高。

計算機網絡技術作為工業發展的一部分，它的發展也逐漸推動了工業自動化的發展。目前，工業自動化控制系統已經脫離傳統的控制生產方法，逐漸向網絡監測方向發展。因此工業以太網逐漸使用到工業自動化系統中，本文通過闡述工業以太網在現代工業自動化系統中的應用，分析其優點與不足。研究研究工業以太網在工業自動化系統中的發展趨勢，為推動工業以太網的進一步應用提供可行建議。

1　工業以太網概述及其設計

以太網是一種方便快捷，使用廣泛的網絡結構，經過不斷的研究，當前的以太網的開放性良好，使用人員眾多，而且相應信息資源豐富，因此得到了廣泛的使用。由于以太網的發展前景巨大、價格低廉，因此逐漸被引入到工業系統中。形成了工業以太網結構。工業以太網作為一種特殊的網絡結構，它可以直接控制工業生產的整個流程，同時監測產品信息并將信息傳遞出去，進行相應的物質轉換。當前主要使用的是基于基于IEEE803.2（Ethernet）結構運行的以太網。這種結構不僅可以無縫連接，同時可以將企業的信息與全球的信息聯合起來，形成一個信息完善的管理系統。工業以太網就是在以太網的基礎上，使其連接進入相應的商業信息。使其滿足工業自動化生產的需求，是一種典型的工業網絡系統［1］。

工業以太網的系統設計主要包括兩個方面，一是拓撲結構設計，另一個是系統組網的設計。工業以太網的拓撲結構設計將直接影響整個工業自動化控制系統的性能，因此如何選取拓撲結構需要進行合理的分析。在選取拓撲結構時，需要先對相關的控制對象以及控制要求進行分析。在傳統的電氣自動化控制系統中，由于控制系統往往需要多個設備配合，因此控制的可靠性及穩定性較差。當前的工業以太網在結合使用特點與需求后，大多選取環型拓撲結構，從而使得運行的可靠性與穩定性大大增加。而對于系統組網的設計，則主要是為了提高以太網的控制性能。

2　工業以太網在工業自動化系統中的運用

2.1混合 Ethernet/Fieldbus的網絡結構

混合Ethernet/Fieldbus的網絡結構是當前主要的使用形式。它可以進行網絡信息與結構的相互融合。隨著對工業自動化控制性能的需求的提高，以太網正逐漸向現場控制方向發展。但是在過去的工業生產中，以太網并不是使用于控制領域內的，因此在結構、功能以及數據方面并不成熟。然而通過使用現場總線技術，可以完美的實現當代企業的自動化控制生產需求，實現真正的全局控制。因此，許多自動化生產控制系統一般會在信息層采用以太網系統，而在底層系統中采用現場總線，通過兩者的相互結合，實現自動化控制［2］。

2.2專用工業以太控制網絡

盡管工業以太網的應用已經十分普及，并逐漸在工業自動化生產中占有一席之地。然而它仍然存在比較多的缺陷。目前工業以太網的研究主要集中在如何實現單獨控制上。當前的自動化控制系統技術融合了現場總線技術和全球一體化管理技術的特點，因此具有廣泛的兼容性能，可以取代當前的底層現場總線技術的應用，從而使工業以太網控制于系統的每一個階層，這種專用工業以太控制網絡能夠較好的實現對控制系統的監測，同時也實現了辦公自動化與工業自動化系統的無縫連接［3］。

2.3基于Web的網絡監控平臺

基于Web的網絡監控平臺是工業以太網的另一種使用方式，在近幾年得到了廣泛的使用，它是通過將計算機網絡控制系統與相應的生產設備相互連接，使得生產信息能夠較好的傳遞，同時也可完好的監測與保存產品的生產數據。管理人員通過查詢相應的控制信息，就可以分析生產過程中出現的故障，從而做出及時的維護。這種方法一般通過單獨的以太網控制系統來控制，從而實現對整個生產現場的控制［4］。

3　 工業以太網在工業自動化系統的發展趨勢與展望

目前，工業以太網應用范圍最為廣泛的類型主要有六種，分別為Ethernet/IP以太網；Modbus-IDA以太網；PROFINET以太網；Ethert PowerLink以太網；EtherCAT以太網以及EPA以太網。盡管這六種工業以太網結構相對而言比較完善，但是由于以太網缺乏相應的標準制度，因此在發展過程中仍存在許多的問題。因此在未來的工業以太網發展中，應該提出一個以太網的通用的應用層工業標準。除此之外，當前的以太網缺乏實時性和可靠性，而且由于應用層的工業標準的缺少，將大大降低設備的實際操作性能。相應的也會帶來安全性問題。隨著工業以太網進一步發展和普及，以太網的發展會逐漸朝向多節點網絡方向。從而彌補工業以太網的發展缺陷。

4　結語

工業以太網技術是當今自動化領域發展的熱點之一，它的出現使得工業控制技術得到了新的發展。盡管工業以太網大大加快工業自動化系統的發展，但是在當前的使用中，由于工業以太網結構存在的部分局限性，因此還不能完全使用于所有的工業自動化控制系統中。而且由于工業以太網缺乏相應的通用應用層工業標準，其功能也受到一定的影響。但是隨著我們對工業以太網研究的不斷深入，工業以太網在工業自動化系統中的應用將逐步成熟，其應用前景及發展潛力是巨大的。而工業以太網的成熟應用，將大大加速我國的自動控制化發展，推動我國的經濟發展。

參考文獻：

［1］吳愛國，梁 瑾，金文.工業以太網的發展現狀［J］.信息與控制，2013（05）：459-461 .

［2］顧洪軍.工業企業網與現場總線技術及應用［M］.北京：人民郵電出版社，2002.

［3］夏鋒，孫優賢.工業以太網應用性能分析［J］.電氣自動化，2014，（02）：40-43.

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.13.006