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评估工业以太网

评估工业以太网

点击数:7954 次   录入时间:03-04 11:53:18   整理:http://www.55dianzi.com   PLC入门

专用以太网网络造成了工厂工程人员和IT人员之间的冲突,因此,每个团队都需要做出巨大的妥协,例如牺牲IT部门对于最喜欢的标准以太网工具和设备的使用而去接受网络性能一定程度上的不确定性。另外,IT员工必须花费相当多的时间来学习新网络的硬件和软件的各个方面。

III. 标准的、未经修改的以太网与专用的、“基于标准的”网络相比的优势

标准的、未经修改的IEEE 802.3 

符合标准以太网协议栈最下两层与那些“兼容”或者“基于”IEEE 802.3的网络相比将会有明显的优势。符合IEEE 802.3的网络可以确保它末端节点之间的协同工作能力,从而使所有的符合IEEE 802.3的标准COST设备可以在网络上使用而不必使用自定义的交换机、网关或者自定义的ASIC,而且不必考虑特殊的设计准则。目前,有大量带有工业特性的标准设备可供使用并且非常的经济。

标准TCP/UDP/IP协议族

在过去,标准以太网技术限制了网络的性能,只能够进行半双工通讯,将网络的速度限制在10 Mbps,并需要使用集线器和中继器。今天,标准以太网可以提供100+ Mbps的性能、全双工的通讯和智能交换机来管理网络流量– 所有这些所产生的确定性级别将超过今天所使用的大部分工业网络,并且远远超出所有应用的需求,即使是要求最高的应用也不例外。

标准以太网网络使用UDP实现了确定性和性能,产生了比TCP更快的传输率。另外,标准交换机使用了一种叫做服务质量(QoS)的功能,使对时间有严格要求的数据具有更高的优先级。

标准应用层

标准工业应用层最重要的优势在于它能够毫无疑问地与商业应用程序相兼容,如电子邮件、网页浏览器、文件传输程序、语音传输程序和网络管理工具。

与IT相集成

标准网络所具有的另一个优势在于工厂车间能够与企业的其它部门进行更加无缝地集成。由于这样的网络使用了现有的技术和实例,所以只需很少或者跟本不需要额外的硬件/软件培训。作为附加的好处,IT部门还可以继续使用它最喜欢的标准以太网工具,其中包括:

? 流量分析仪如Ethereal,在以太网网络上采集网络数据并通过流量类型、IP地址、包内容、错误类型和物理层地址等等来进行划分。
? 使用了简单网络管理协议(SNMP)的工具来对TCP/IP网络中的网络设备进行监测和控制,并对配置、性能、数据采集和安全进行管理。
? 带有强大功能设置的标准COTS交换机来管理网络流量。

移植

最后,由于标准以太网网络使用的是广泛采用的标准,因此移植到以太网未来的版本将会非常简单并且受到广泛支持。随着以太网技术的发展,最终用户将能够拥有标准的、良好定制的工具和像IGMP监听3 、端口镜像4和G比特以太网5这样的功能来提升网络的可维护性和性能。

结论
虽然IEC 61784中定义了多种工业以太网专题">工业以太网为国际标准。但即使是标准的工业以太网,也不一定是标准以太网。IEC 61784中有很大一部分是非标准的以太网,它们对以太网进行了修改,主要表现有:
1.有的工业以太网专题">工业以太网解决方案通过高层协议来禁止CSMA/CD,使用时间片或轮询过程来取代CSMA/CD由它来实现介质访问控制,它们一般不用交换机,而采用落后的HUB。其它节点也必须实现这个高层协议才能连入这个网络。

2.有的工业以太网专题">工业以太网解决方案使用专用交换机,专用ASIC芯片。标准的交换机不管是管理型或非管理型都不能在这种工业以太网上使用。它采用精确的时间控制方式分配以太网数据包。这种工业以太网不能随着标准以太网技术的发展而发展。
3.有的以太网解决方案采用专门的ASIC芯片,它们一般不使用交换机,多个节点共用一个特殊的数据帧。
4.还有一类解决方案在使用模块化 I/O时,需要一个子总线,利用已有的现场总线,通过同步子总线系统加快传输速度
所有以上的工业以太网专题">工业以太网都不是标准以太网。

当前存在着众多的工业以太网专题">工业以太网解决方案,都是由特殊的供应商团体和/或组织所支持的,他们声称他们的解决方案是“标准的”。这样造成了最终用户和系统集成商在选择合适的以太网网络时通常会遇到大量的混淆和无法确定。然而,判断一个网络是否真正服从标准以太网并不是一个过度复杂的难题,而且进行判断的好处也是显而易见的。

对于下列问题的使用将帮助您识别网络是否是标准的:

当要判断一个工业以太网专题">工业以太网网络是否标准时要问的问题:

1. 网络是否服从未经修改的IEEE 802.3? (答案应该是“是的”)

2. 这个网络使用的是未经修改的TCP/UDP/IP协议族而并非其它时分或者绕开 TCP/UDP/IP协议族的协议吗? (答案应该是“是的”)

3. 网络是否有一个合适的应用层协议,这个协议满足我的应用需求并获得了例如IEC、EN和/或IEEE这样的机构的认证了吗? (答案应该是“是的”)

另外要考虑的网络选择标准:

1. 现有商用器件能否使用?

2. 常见的Internet功能,如电子邮件、网页浏览、文件传输等等能否在网络上使用?

3. 是否需要专用硬件(例如ASIC/FPGA、交换机和连接设备)?

4. IT部门可以使用标准以太网硬件(例如交换机)和软件(例如流量分析仪和SNMP)工具吗?

5. IT部门要学习新的网络需要花费多少额外的培训费用呢?

6. 在网络上是否限制了TCP/IP流量?引入的时间延迟是多少?

7. 我的应用需要什么程度的确定性或者实时功能,以及我所考虑的网络提供了哪些功能?

8. 网络移植到未来版本的以太网时能否简单易行呢?

9. 需要什么样的额外设计考虑?

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