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工业以太网技术相关问题浅析

一、引言

 工业以太网是应用于工业控制领域的以太网技术，在技术上与商用以太网（即

IEEE802.3标准）兼容。产品设计时，在材质的选用、产品的强度、适用性以及实时

性、可互操作性、可靠性、抗干扰性、本质安全性等方面能满足工业现场的需要。

 Ethernet过去被认为是一种非确定性的网络，作为信息技术的基础，是为IT领

域应用而开发的，在工业控制领域只能得到有限应用，这是由于：

 （1）Ethernet的介质访问控制（MAC）层协议采用带碰撞检测的载波侦听多址

访问（CSMA/CD）方式，当网络负荷较重时，网络的确定性不能满足工业控制的实时

性要求；

 （2）Ethernet所用的接插件、集线器、交换机和电缆等是为办公室应用而设计

的，不符合工业现场恶劣环境要求；

 （3）在工厂环境中，Ethernet抗干扰（EMI）性能较差，若用于危险场合，以

太网不具备本质安全性能；

 （4）Ether-net不能通过信号线向现场设备供电问题。

 随着互联网技术的发展与普及推广，Ethernet传输速率的提高和Ethernet交换技

术的发展，上述问题在工业以太网中正在迅速得到解决。

 二、Ethernet应用于工业现场的关键技术

 （一）通信确定性与实时性

 工业控制网络不同于普通数据网络的最大特点在于它必须满足控制作用对实时

性的要求，即信号传输要足够快和满足信号的确定性。实时控制往往要求对某些变量

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的数据准确定时刷新。由于Ethernet采用CSMA/CD方式，网络负荷较大时，网络传

输的不确定性不能满足工业控制的实时要求，故传统以太网技术难以满足控制系统要

求准确定时通信的实时性要求，一直被视为非确定性的网络。

 工业以太网采取了以下措施使得该问题基本得到解决：

 1.采用快速以太网加大网络带宽

 Ether-net的通信速率从10、100Mb/s增大到如今的1、10Gb/s。在数据吞吐量相

同的情况下，通信速率的提高意味着网络负荷的减轻和网络传输延时的减小，即网络

碰撞机率大大下降，从而提高其实时性。

 2.采用全双工交换式以太网

 用交换技术替代原有的总线型CSMA/CD技术，避免了由于多个站点共享并竞

争信道导致发生的碰撞，减少了信道带宽的浪费，同时还可以实现全双工通信，提高

信道的利用率。

 tips:感谢大家的阅读，本文由我司收集整编。仅供参阅！

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