造紙行業(yè)以太網的工業(yè)化及其應用（續(xù)）

　　圖３：Woodhead為車間現場引入工業(yè)領域的一款以太網連接器，這在Control Engineering2000年的雜志上曾經報道過。Molex已經擴展了許多功能，包括商用數據傳輸、保護數據免受振動、污染、電磁干擾以及溫度、化學品的影響。

　　Phoenix Contact公司美國分部的自動化產品經理Larry Komarek說其他工業(yè)電噪聲來源包括螺線管、馬達和運動控制器。Komarek說：“依據IEC61000-4系列標準設計的工業(yè)以太網設備比依據EN55024和50082-1設計的商用設備的抗噪聲能力高2-3倍?！盩yco的Paukert說應該更多地使用鎧裝塑料鍍金屬容器，可以屏蔽至少20dB的噪聲。
　　強化的電纜
　　Belden公司的工業(yè)市場部經理Frank Koditek說：“不管網絡設備是分布和外露式的還是集中和內置式的，現存的商用以太網電纜和連接器強度都不夠高，無法適應自動化和控制網絡對信號傳輸性能的要求。”Koditek警告說，在工廠里網絡組件和其電纜都有可能曝露與極端溫度、光照、溶劑、油、潮濕和化學藥劑之下。
　　工廠內的操作還會使他們受到過多的機械拉伸、有磨損、碾壓或者切割的危險。Koditek說：“6或者5e類的電纜可以避免那些常見的失效，包括漸進的破壞、性能降低、間歇工作以及重大故障?！?BR>　　連接器和網絡故障
　　Woodhead

Industries公司的工業(yè)商業(yè)部總經理Ed Nabrotzky說：“幾乎70%的網絡故障是由電纜和連接器的機械失效引發(fā)的。它們會被震壞、磨損、不當安裝甚至在被叉車碾壓之后繼續(xù)使用。商用電纜和塑料連接器無法承受工廠內的誤用?！敝挥袑ｉT的材料和設計技術才能生產出適用于工業(yè)環(huán)境的高強度產品。
　　Rockwell Automation公司的Logix/NetLinx部市場經理Brian Oulton說：“一些現有的RJ45連接器在震動測試下表現良好，其他的則不行。很多工業(yè)以太網標準也指出IP65和IP67外殼防護等級的連接器（例如M12）也適用于工業(yè)領域?！?BR>　　更嚴格的內部協(xié)議
　　除了強化的設備、電纜和連接器，車間里的應用還需在以太網物理層之上使用工業(yè)協(xié)議。
　　Lantronix公司的產品經理Brian Tutor說：“協(xié)議的選擇要依據特定位置的自動化設備。然而工業(yè)環(huán)境中最常用的協(xié)議是Modbus TCP、EtherNet/IP和Profinet協(xié)議（Control Engineering雜志2006年12月刊對工業(yè)以太網協(xié)議的使用狀況作了研究）?！币蕴W協(xié)議的強壯性包括：寬工作溫度（-40 到 70 ℃）、耐撞擊和振動、電氣隔離和符合FM Class 1, Div. 2等級要求。
　　Rockwell公司的Oulton建議，工業(yè)以太網協(xié)議和連接器產品應該包括適當的誤差自檢和診斷功能，以便在故障或中斷發(fā)生的時候能夠采取相應動作。Oulton說：“舉個例子，很多協(xié)議包括自檢和確認，以確認數據及時可靠地傳送，很多I/O產品可以在通訊結束時，恢復成用戶選擇的狀態(tài)?！?BR>　　交換式以太網解決了沖突
　　Advantech Inc.公司的產品經理Paul Wacker說：“時下交換式以太網解決了通訊可靠性和性能上的問題。通過使用以太網交換器，網絡競爭問題（稱之為沖突）實際上已經解決了，以太網交換器可以智能地從以太設備向另一臺設備發(fā)送信息，以確保性能。10/100 Base-TX以太網通過使用電磁耦合和微分信號處理來減少由設備和外部EMI/RFI源之間地電勢差異造成的通訊干擾。如果需要進一步的防護，可以采用光纜?！?BR>　　Schneider Electric公司的Hutton對工業(yè)以太網設計表示滿意，通過附加安全和冗余功能，可以保證系統(tǒng)正常運行。具體包括快速生成樹功能、獨立IP地址過濾技術和雙光纜電纜。
　　安裝和維護
　　Phoenix Contact公司的Komarek說，因為工業(yè)以太網正迅速成為自動控制系統(tǒng)的主要實時網絡，網絡基礎產品經常由廠內控制系統(tǒng)的支持人員來維護。Komarek 說：“軟件配置界面、連線和安裝參數必須與基于PLC/PC的控制系統(tǒng)相似?；贗T的系統(tǒng)，軟件配置是在類似DOS界面的屏幕上設置的，包括存儲模塊、診斷顯示等等工業(yè)選項，工廠員工可以直接安裝，無須再使用筆記本電腦。IT設備依靠中央控制臺來診斷系統(tǒng)狀態(tài)?！?BR>　　Hutton補充道：“自服式（Self-serve）設計有個好處，就是工業(yè)以太網系統(tǒng)的設計需要最小的維護費用、使用很簡單的工具，就像在瀏覽器里瀏覽和設置數據一樣。工廠維護人員自己足以維護和監(jiān)控系統(tǒng)，無須IT專家的協(xié)助。"

　　圖5：AutomationDirect為工業(yè)應用提供Cirronet無線射頻調制解調器。
CR-SE系列以太網收發(fā)器提供寬域、高速的以太網設備之間的無線通訊。

　　據Venture Development Corp.的研究，工業(yè)技術給世界17億美元的工業(yè)網絡基礎設施市場帶來了進一步擴展。“全球工業(yè)網絡市場智能化服務”項目使全球網絡基礎設施市場的年復合增長（CAGR）幾乎達到25%，且將會持續(xù)到2011年。
　　在調查中這些區(qū)域（亞太、歐洲、中東、非洲和美洲）最高的市場增長率預計會出現在亞非地區(qū)。市場調查顯示，大量資金會投入基于以太網的網絡產品中。
　　2006年工業(yè)以太網對亞非市場的出貨為2億9千8百萬美元。其中，76%的是以太網網絡產品，且其比例會繼續(xù)提升，到2011年總出貨預計為10億美元，其中以太網產品將占據81%。這是三個區(qū)域中最高的。VDC說，總線和網絡的使用在其他兩個區(qū)域是趨于穩(wěn)定不易改變的，而以太網的比例仍有望進一步提升。
　　Moxa公司的Lee說，安裝方便也是工業(yè)化的一個原因。工業(yè)以太網交換器通常是安裝在金屬外殼內的DIN導軌或安裝版選件上，而大多數的商用交換器在不增加置物架和捆綁帶的情況下是無法便捷地安裝在控制板上的。而且，Lee補充道，工業(yè)等級的設備通常還有報警裝置，可以幫助減少停機時間。
　　資本和生命周期成本
　　有時候，人們會因為低廉的固件成本而選擇商用產品。但是對比商用產品的頻繁更換，生命周期成本可以讓工業(yè)設計更加合算。

　　圖8：Tyco El

ectronics Amp Netconnect商務單元的RJ45安全連接系統(tǒng)，
通過模塊化的插口和插頭，在網絡節(jié)點之間的相互連接中起到關鍵作用。

　　Ethernet Direct公司的商業(yè)發(fā)展經理Larry Winchester說：“有資本花費限制的公司可以不用再選擇低可靠性的商用產品，很多公司是因為工業(yè)交換器的高昂費用，才使用商用交換器或不完整的工業(yè)交換器的。對比其他工業(yè)品牌，Ethernet Direct公司在不犧牲質量、可靠性和性能的前提下，已經將工業(yè)以太網產品的費用降低了超過40%?！彼a充說，在自動對比、選型、報價和下訂單的過程中，在線支持和豐富的工業(yè)以太網參考庫提供了高水平的售后支持。

　　工業(yè)以太網在世界范圍內擴展
　　據Venture Development Corp.的研究，工業(yè)技術給世界17億美元的工業(yè)網絡基礎設施市場帶來了進一步擴展?！叭蚬I(yè)網絡市場智能化服務”項目使全球網絡基礎設施市場的年復合增長（CAGR）幾乎達到25%，且將會持續(xù)到2011年。
　　在調查中這些區(qū)域（亞太、歐洲、中東、非洲和美洲）最高的市場增長率預計會出現在亞非地區(qū)。市場調查顯示，大量資金會投入基于以太網的網絡產品中。
　　2006年工業(yè)以太網對亞非市場的出貨為2億9千8百萬美元。其中，76%的是以太網網絡產品，且其比例會繼續(xù)提升，到2011年總出貨預計為10億美元，其中以太網產品將占據81%。這是三個區(qū)域中最高的。VDC說，總線和網絡的使用在其他兩個區(qū)域是趨于穩(wěn)定不易改變的，而以太網的比例仍有望進一步提升。