1、采用快速以太網加大網絡帶寬。
Ether-net的通信速率從10、100Mb/s增大到如今的1、10Gb/s。在數據吞吐量相同的情況下,通信速率的提高意味著網絡負荷的減輕和網絡傳輸延時的減小,即網絡碰撞機率大大下降,從而提高其實時性。
2、采用全雙工交換式以太網。
用交換技術替代原有的總線型CSMA/CD技術,避免了由于多個站點共享并競爭信道導致發生的碰撞,減少了信道帶寬的浪費,同時還可以實現全雙工通信,提高信道的利用率。
3、降低網絡負載。
工業控制網絡與商業控制網絡不同,每個結點傳送的實時數據量很少,一般為幾個位或幾個字節,而且突發性的大量數據傳輸也很少發生,因此可以通過限制網段站點數目,降低網絡流量,進一步提高網絡傳輸的實時性。
4、應用報文優先級技術。
在智能交換機或集線器中,通過設計分類報文的優先級和QOS來提高傳輸的實時性。
(二)穩定性與可靠性
傳統的Ethernet并不是為工業應用而設計的,沒有考慮工業現場環境的適應性需要。由于工業現場的機械、氣候、塵埃等條件非常惡劣,因此對設備的工業可靠性提出了更高的要求。在工廠環境中,工業網絡必須具備較好的可靠性、可恢復性及可維護性。
為了解決在不間斷的工業應用領域,在極端條件下網絡也能穩定工作的問題,可以采用導軌式交換機產品,安裝在標準DIN導軌上,并有冗余電源供電,接插件采用牢固的DB-9結構。
此外,在實際應用中,主干網可采用光纖傳輸,現場設備的連接則可采用屏蔽雙絞線,對于重要的網段還可采用冗余網絡技術,以此提高網絡的抗干擾能力和可靠性。
(三)安全性
在工業生產過程中,很多現場不可避免地存在易燃、易爆或有毒氣體等,對應用于這些工業現場的智能裝置以及通信設備,都必須采取一定的防爆技術措施來保證工業現場的安全生產。
在目前技術條件下,對以太網系統采用隔爆、防爆的措施比較可行,即通過對Ethernet現場設備采取增安、氣密、澆封等隔爆措施,使現場設備本身的故障產生的點火能量不外泄,以保證系統運行的安全性。對于沒有嚴格的本安要求的非危險場合,則可以不考慮復雜的防爆措施。
但同時也引人了一系列的網絡安全向題,工業網絡可能會受到包括病毒感染、黑客的非法入侵與非法操作等網絡安全威脅。
工業以太網在協議里都引入了safety協議的概念,可以避免黑客對網絡監聽和盜取以及信息的篡改,同時可以采用網關或防火墻等對工業網絡與外部網絡進行隔離,還可以通過權限控制、數據加密等多種安全機制加強網絡的安全管理
(四)總線供電問題
總線供電(POE)是指連接到現場設備的線纜不僅傳輸數據信號,還能給現場設備提供工作電源。對于現場設備供電可以采取以下方法:
1、在目前以太網標準的基礎上適當地修改物理層的技術規范,將以太網的曼徹斯特信號調制到一個直流或低頻交流電源上,在現場設備端再將這兩路信號分離開來。
2、不改變目前物理層的結構,而通過連接電纜中的空閑線纜為現場設備提供電源。