這種向單一、基于標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)的轉(zhuǎn)移是一個(gè)向更開(kāi)放體系架構(gòu)的自然進(jìn)程，因?yàn)橹圃焐桃蚋咝屎透眯詢r(jià)比的工廠現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)而進(jìn)取。
今天的很多工廠，背后有眾多的設(shè)備供應(yīng)商，這使制造商能夠把工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化以及合并不同類型的流行網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。這種自然融合（辦公室的融合已經(jīng)在十年前就完成了）為工廠工程師提供了更大的節(jié)約規(guī)模、大量的技術(shù)創(chuàng)新資源、和智能特性－通過(guò)控制網(wǎng)絡(luò)大大地增加了對(duì)制造設(shè)備的控制。
“我們?nèi)χ魍埔蕴W(wǎng)，把它作為一種用于工廠現(xiàn)場(chǎng)制造系統(tǒng)的技術(shù)，”道格 麥克艾多尼先生說(shuō)，他是來(lái)自羅克韋爾自動(dòng)化的NetLinx戰(zhàn)略市場(chǎng)經(jīng)理。“這種開(kāi)放、廣泛使用的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，結(jié)合一種開(kāi)放、公認(rèn)的工業(yè)應(yīng)用層協(xié)議－公共工業(yè)協(xié)議（CIP）－為車間現(xiàn)場(chǎng)提供極大靈活性和功能性，EtherNet/IP的解決方案有著眾多的應(yīng)用?！?
作為結(jié)果，公司能夠在整個(gè)公司范圍可靠、安全、智能地傳送信息。這些能力將最終促進(jìn)了端到端的信息流動(dòng)，使制造商獲得極高的效率和生產(chǎn)率。
今天，分段網(wǎng)絡(luò)
今天，很多制造公司維持網(wǎng)絡(luò)分段已有很多年了。這些網(wǎng)絡(luò)通過(guò)裁剪，滿足了各種不同的信息流和控制的要求。
?公司的信息技術(shù)（IT）網(wǎng)絡(luò)支持傳統(tǒng)的行政管理功能，諸如人事、財(cái)務(wù)、和采購(gòu)。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)基于通用的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。
?控制級(jí)網(wǎng)絡(luò)連接控制和監(jiān)視設(shè)備，包括可編程邏輯控制器（PLC），基于PC的控制器，I/O機(jī)架，和人機(jī)界面（HMI）。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)，在過(guò)去不是以太網(wǎng)，需要用一臺(tái)路由器或者，在多數(shù)情況下，一臺(tái)網(wǎng)關(guān)，把特定的應(yīng)用協(xié)議“翻譯”成基于以太網(wǎng)的協(xié)議。這種翻譯使信息能夠在工廠現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)和公司網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)之間傳送，否則信息就無(wú)法連通。
?設(shè)備級(jí)網(wǎng)絡(luò)連接工廠現(xiàn)場(chǎng)的I/O設(shè)備，諸如各種傳感器和變送器（光電開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、溫度計(jì)、流量計(jì)等），和其他自動(dòng)化和運(yùn)動(dòng)控制設(shè)備，諸如機(jī)器人、變頻器、和執(zhí)行器。這些設(shè)備之間的連接通常使用高可靠但帶寬受限的協(xié)議，并可以和上級(jí)網(wǎng)絡(luò)互連。
這些網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在演進(jìn)到要支持不同類型和格式的信息流，以及在高電磁噪聲和不同溫度環(huán)境條件下工作。另外，要維持多種不同類型的現(xiàn)場(chǎng)總線也提出了巨大的挑戰(zhàn)。
低功效和低生產(chǎn)率：這是來(lái)自多數(shù)傳統(tǒng)非以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的天性，工廠現(xiàn)場(chǎng)與高層軟件實(shí)體－企業(yè)資源計(jì)劃（ERP）和制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）之間共享數(shù)據(jù)非常困難－在公司網(wǎng)絡(luò)和工廠現(xiàn)場(chǎng)總線之間需要適配的網(wǎng)關(guān)。這個(gè)網(wǎng)關(guān)功能限制了執(zhí)行實(shí)時(shí)排產(chǎn)、監(jiān)視和維護(hù)系統(tǒng)。
高成本：傳統(tǒng)的制造系統(tǒng)通常都有私有的1層（電纜和信號(hào)）傳輸架構(gòu)。這些接口因?yàn)楣?yīng)商較少，會(huì)導(dǎo)致價(jià)格昂貴。
高復(fù)雜性和重復(fù)培訓(xùn)：多數(shù)組織已經(jīng)進(jìn)行了關(guān)于以太網(wǎng)的技術(shù)培訓(xùn)，支持他們的公司網(wǎng)絡(luò)?；谝蕴W(wǎng)的控制系統(tǒng)可以組織這些專家，專注于這種網(wǎng)絡(luò)技能的培訓(xùn)，這種單一網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可以被多種控制設(shè)備所共享，減少了由于多種網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)的復(fù)雜性。
帶寬和網(wǎng)絡(luò)地址限制：共享帶寬在今天仍可使用，因?yàn)榇蟛糠謧鹘y(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)通常按每秒千位比特（kb）來(lái)測(cè)量，而最快的共享網(wǎng)絡(luò)在多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的速度是每秒12兆位（Mbps）。這個(gè)帶寬量限制了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的傳輸，不可能集成某些設(shè)備（諸如數(shù)碼相機(jī)），因?yàn)樾枰蟮耐掏铝?。即使有更大的帶寬，也無(wú)法把一個(gè)給定設(shè)備配置一個(gè)IP地址。老網(wǎng)絡(luò)本身也限制了輪詢的數(shù)據(jù)（診斷、健康監(jiān)視等）。
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進(jìn)入工業(yè)以太網(wǎng)
工業(yè)以太網(wǎng)提供一種更堅(jiān)固的解決方案，低成本、大流量、線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。它采用一種價(jià)格不高的通用數(shù)據(jù)鏈接標(biāo)準(zhǔn)。
把以太網(wǎng)用于工廠現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)傳輸經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)時(shí)間的論證。對(duì)它的接受程度，這幾年發(fā)生了戲劇性地增長(zhǎng)，這要?dú)w功于它呈現(xiàn)出來(lái)的可靠性印象。比如，網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟，諸如開(kāi)放DeviceNet供應(yīng)商協(xié)會(huì)（ODVA），在他的規(guī)范中包括了工業(yè)型加固以太網(wǎng)電纜系統(tǒng)的詳細(xì)內(nèi)容。
面向數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)，諸如我們?cè)谵k公室使用的網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)成具有最大的帶寬，而控制和設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)要設(shè)計(jì)成具有小延時(shí)、確定性的網(wǎng)絡(luò)。在以太網(wǎng)的早期，因?yàn)橛袥_突問(wèn)題，使得它在工廠現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中不能接受。
今天的以太網(wǎng)（100兆比特，全雙工，交換網(wǎng)絡(luò)）顯示的測(cè)量延時(shí)為微妙級(jí)－比現(xiàn)在多數(shù)工廠使用的網(wǎng)絡(luò)速度快好幾個(gè)數(shù)量級(jí)。因此，過(guò)去的多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)很難與現(xiàn)在的以太網(wǎng)相比，可以滿足工廠現(xiàn)場(chǎng)的吞吐量、可靠性、彈性和確定性需要。
部署基于以太網(wǎng)的架構(gòu)有很多方法。
工業(yè)以太網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)
基于以太網(wǎng)的控制應(yīng)用非常適合于今天面對(duì)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)的制造業(yè)，以及快速進(jìn)入將來(lái)。工業(yè)以太網(wǎng)能夠容易地把一個(gè)公司管理層、控制層和設(shè)備層的網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一為單一網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
增強(qiáng)型的吞吐量和高效率：使用一種高集成的網(wǎng)絡(luò)，關(guān)鍵性任務(wù)信息能夠在整個(gè)公司暢通、實(shí)時(shí)地流動(dòng)。結(jié)果，制造商可以體驗(yàn)在協(xié)同、效率和工作質(zhì)量方面的具大收益。另外，很多公司可以與其他商業(yè)伙伴共享來(lái)自工廠現(xiàn)場(chǎng)的過(guò)程數(shù)據(jù)，把他們的傳統(tǒng)商務(wù)模式轉(zhuǎn)變成電子商務(wù)模式。由于以太網(wǎng)支持IP尋址機(jī)制，一個(gè)公司具有電子協(xié)同供應(yīng)商、客戶和承包商的能力。合作伙伴可以非常高興地訪問(wèn)確定的信息，諸如訂單狀態(tài)和出貨數(shù)據(jù)，他們可以從他們的桌面實(shí)時(shí)訪問(wèn)這些信息。
減少成本：使用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)接口為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)帶來(lái)了可觀的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益。因?yàn)橛猩蟽|的以太網(wǎng)用戶造就了低成本，并且還有特別針對(duì)制造應(yīng)用的大量潛在設(shè)備和產(chǎn)品供應(yīng)商。在一些實(shí)例中，成本可以降低一個(gè)數(shù)量級(jí)。
巨大帶寬和整體功能：以太網(wǎng)提供的帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)當(dāng)今的其他網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)－典型地在全雙工從10 Mbps到100 Mbps的速度提升，使用交換技術(shù)，可以保證網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的吞吐量。這個(gè)能力允許網(wǎng)絡(luò)提供大量的、可行動(dòng)信息。一個(gè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，比如，允許實(shí)時(shí)地把詳細(xì)控制信息傳送到公司的企業(yè)資源計(jì)劃（ERP）系統(tǒng)。因?yàn)榫哂凶銐虻膸?，在網(wǎng)絡(luò)上還可以增加其他應(yīng)用信息，包括需要的其他同步數(shù)據(jù)、視頻和聲音的傳送。
線型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：?jiǎn)我痪W(wǎng)絡(luò)消除了實(shí)施、支持和維護(hù)三種或者多種不同系統(tǒng)的需求，減少了整體網(wǎng)絡(luò)成本，提高了信息訪問(wèn)能力。
制造商不再需要承受高成本和多種網(wǎng)絡(luò)的功能限制。工業(yè)以太網(wǎng)具有為整個(gè)企業(yè)提供單一、高質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)的潛能，充分降低成本，提升公司能力。
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附加智能服務(wù)
公司應(yīng)該選擇具有智能的以太網(wǎng)產(chǎn)品。比起現(xiàn)存于許多制造環(huán)境的私有技術(shù)，工業(yè)以太網(wǎng)具有很多優(yōu)勢(shì)。但是必須注意：不是所有以太網(wǎng)解決方案功能是相同的。
所謂的“智能”意味著什么？很明顯，一個(gè)基于以太網(wǎng)方案應(yīng)該提供額外的服務(wù)，這些服務(wù)使得網(wǎng)絡(luò)有更多功能、可管理和更安全。對(duì)于工業(yè)環(huán)境，這些智能服務(wù)應(yīng)該包括下面內(nèi)容：
?先進(jìn)的安全：存在多種機(jī)制確保以太網(wǎng)的安全。制造商應(yīng)該實(shí)施牢靠的安保機(jī)制，防止外界的入侵，以及確保內(nèi)部通信維持私密。
?虛擬局域網(wǎng)VLAN：為工廠現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)提供虛擬分段，與所有其他數(shù)據(jù)和用戶維持安保和隔離。
?端口安保和訪問(wèn)控制列表ACL：在不同層，它們提供了安全過(guò)濾。這個(gè)能力允許一個(gè)網(wǎng)絡(luò)管理員禁止/允許訪問(wèn)基于源、目標(biāo)和應(yīng)用類型的信息。訪問(wèn)可以基于物理參數(shù)（比如，端口號(hào)或者媒體訪問(wèn)控制MAC地址），因特網(wǎng)協(xié)議IP地址或者傳輸控制協(xié)議/用戶報(bào)文協(xié)議TCP/UDP端口（運(yùn)行于網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用包基本上是可確定的）。
?快速生成樹(shù)：生成樹(shù)協(xié)議允許一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的快速收斂。如果問(wèn)題出現(xiàn)在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上，一個(gè)冗余備份鏈接會(huì)自動(dòng)在線恢復(fù)。使用快速生成樹(shù)，網(wǎng)絡(luò)的恢復(fù)時(shí)間非?？?，所有節(jié)點(diǎn)在小于1秒的時(shí)間里再次生成。這是著名的“亞秒收斂”。以前以太網(wǎng)部署缺少這個(gè)特性（導(dǎo)致收斂時(shí)間大于50秒）?？焖偕蓸?shù)現(xiàn)在已經(jīng)被電氣電子工程師學(xué)會(huì)（IEEE）做成為新標(biāo)準(zhǔn)。
?SNMP 的支持：簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（SNMP）事實(shí)上已經(jīng)成為每個(gè)主要網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)。智能以太網(wǎng)設(shè)備必須支持SNMP，使它成為與工廠現(xiàn)存管理系統(tǒng)或者商業(yè)可用管理系統(tǒng)的接口。
?服務(wù)質(zhì)量QoS：一個(gè)工業(yè)以太網(wǎng)可以傳送多種不同類型信息，從路由數(shù)據(jù)到關(guān)鍵任務(wù)控制信息，再到寬帶的視頻或者聲音。網(wǎng)絡(luò)必須能夠區(qū)分它們之間的差別，對(duì)不同類型的信息給予不同的優(yōu)先級(jí)。服務(wù)質(zhì)量機(jī)制就是要完成這個(gè)任務(wù)的。他們確保所有信息得到需要的帶寬、優(yōu)先級(jí)和延時(shí)，這樣網(wǎng)絡(luò)可以運(yùn)行的更平穩(wěn)、更高效。
?IGMP偵聽(tīng)：因特網(wǎng)組管理協(xié)議（IGMP）偵聽(tīng)允許多播（也稱組播）傳送，這個(gè)功能可在交換機(jī)中進(jìn)行管理。沒(méi)有這個(gè)特性，控制網(wǎng)絡(luò)中存在潛在的過(guò)載問(wèn)題，有時(shí)會(huì)形成網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴。對(duì)于控制應(yīng)用，IGMP偵聽(tīng)成為關(guān)鍵的特性。它采用一種生產(chǎn)者消費(fèi)者模型（由一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備生產(chǎn)數(shù)據(jù)流，由一個(gè)或者多個(gè)設(shè)備消費(fèi)數(shù)據(jù)流）。
（轉(zhuǎn)載）
