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乙太网路和工业乙太网路有何不同?
 

【作者: ADI】2018年08月07日 星期二

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工业乙太网路系统需要比办公室乙太网路更加稳定可靠。


乙太网路,尤其是工业乙太网路近来已成为制造业的热门词汇。虽然类似,但却各有特点,各有优势。本文将介绍乙太网路和工业乙太网路,并比较二者的不同。


何谓乙太网路?

乙太网路最早出现於1970年代,之後按照IEEE 802.3实施了标准化。乙太网路是指符合IEEE 802.3标准的区域网(LAN)产品组,IEEE 802.3是一组电气与电子工程师协会(IEEE)标准,用於定义有线乙太网路媒体存取控制的实体层和资料连结层。[1]这些标准也说明配置乙太网路的规则,以及各种网路元件如何彼此协作。[2]


乙太网路支援多台电脑透过一个网路连接,没有它,现代社会采用的各种设备之间可能无法通讯。乙太网路是一种全球化的电线电缆系统标准,这些电线电缆将多台电脑、设备、机器等透过企业的单个网路连接在一起,以便所有电脑彼此通讯。乙太网路的雏形是一条电缆,它支援多台设备连接至同一网路。如今,乙太网路可根据需要扩展和覆盖新设备。乙太网路是目前全球最受欢迎、使用范围最广泛的网路技术。[3]


工业乙太网路的工作原理


图1 : 工业设定中需要采用这种先进技术,以确保能够正确发送和接收特定的制造资料。以瓶子灌装厂为例,工业乙太网路自动化技术支援透过网路发送灌装资料,以确保按计划完成灌装。
图1 : 工业设定中需要采用这种先进技术,以确保能够正确发送和接收特定的制造资料。以瓶子灌装厂为例,工业乙太网路自动化技术支援透过网路发送灌装资料,以确保按计划完成灌装。

使用乙太网路时,资料流程被分割成更短的资料块或帧,每个都包含特定的资讯,例如资料的源和目的地。要按照需求透过网路发送和接收资料,这些资料是不可或缺的。


其他与乙太网路技术相关的术语包括:


u 介质在现代乙太网路技术中,介质是指双绞线对或光缆,乙太网路设备通过连接它们来提供资料传输路径。


u 段:单个共用介质。


u 节点:连接段的设备。


标准乙太网路的资料传输速度在10 Mbps到100 Mbps之间。千兆乙太网路(Gigabit Ethernet)是IEEE 802.3标准中使用的一个术语,用於表示以1 Gbps的速度传输的乙太网路网速。千兆乙太网路最初一般用於骨干络传输,以及高性能或高容量伺服器,但随着时间发展,它已经逐渐受到桌面连接装置和PC的支援。


乙太网路的其他资讯

乙太网路和Wi-Fi是两个不同的概念乙太网路使用线缆来连接电脑和设备。几??提到的所有网路或LAN连接都是指乙太网路。


何谓工业乙太网路?

工业乙太网路如同其名,指的是应用於工业配置的乙太网路,它们通常需要更稳定可靠的连接器、电缆,以及更高的确定性,後者最为重要。为了获得更高的确定性,工业乙太网路在使用乙太网路时,会使用专用协定。目前较受欢迎的工业乙太网路协定包括:PROFINET、EtherNet/IP、EtherCAT、SERCOS III以及POWERLINK。


使用工业乙太网路时,资料传输速率为10 Mbps至 1 Gbps [4]。但是,工业乙太网路应用最常使用100 Mbps的速度。



图2 : 相较於办公室乙太网路系统,工业乙太网路需要进行更多考量。工厂环境中的制造设备会受到不同温度、振动以及其他潜在的干扰杂讯的影响。
图2 : 相较於办公室乙太网路系统,工业乙太网路需要进行更多考量。工厂环境中的制造设备会受到不同温度、振动以及其他潜在的干扰杂讯的影响。

工作原理

工业乙太网路协定(例如PROFINET和EtherCAT)会修改标准乙太网路的协定,以确保不但能正确发送和接收特定的制造资料,还能在需要执行特定操作时,准时发送和接收资料。以使用工业乙太网路自动化技术的瓶子灌装厂为例,它能透过网路发送灌装资料,以确保按计划完成灌装。据Real Time Automation公司称,瓶子装满时,会通过网路发送停止灌装命令[5]。


它表示,对於办公乙太网路设置,这种消息就不会如此至关重要。网页丢失时,使用者只需要点击刷新按钮就可以了。但是对於工厂,一个小问题就可能演变成大灾难公司根本等不及有人找到问题,然後再手动按下按钮。而工业乙太网路自动化网路可以检测灌装过程中的错误,并自动停止灌装流程,防止造成时间、产品和资金损失。


乙太网路和工业乙太网路的其他差异

Real Time Automation公司表示,乙太网路一般更多地用於办公环境,而非工业环境中。办公乙太网路主要针对基础层次的使用,而工业乙太网路则可能用於多种层次,以及任务更加繁重的环境。


工业乙太网路更适合用於解决工厂杂讯问题,满足工厂工艺需求,应对更加严苛的环境,甚至更良好地去因应工厂内的资料冲突问题。


工业乙太网路技术采用的线路和连接器也跟传统的不同。例如,Real Time Automation公司表示,工业配置中使用的连接器并非是基本的咬合锁定类型。因为环境更加严苛,所以需要更加坚固的锁定类型。重负荷应用也经常需要使用密封式连接器。


此外,商用或办公乙太网路和工业乙太网路采用的线缆也不同。比起常规的乙太网路电缆,轻型工业电缆的护套品质可能更好。此外,正如所预期的,重负荷电缆的护套及其使用的金属也能提升品质,让它更加耐用。


在定义工业乙太网路和乙太网路相区分时,确定性是一个重要因素。标准乙太网路本身不具有确定性[6],但工业环境需要确定性。它们需要在特定时间发送和接收资料封包,且它们需要保证资料每一次都成功发送。这是因为在工业配置中,设备之间的资料丢失或资料延迟都会造成灾难性後果例如生产流程中的重大问题。当公司在选择部署哪种类型的乙太网路时,这种即时资讯传输通常会发挥相当大的决定作用。公司需要评估自身的特定需求,然後确定最适合其组织使用的乙太网路解决方案。


叁考文献

[1] ANSI/IEE 802.3-2002IEEE IT标准系统之间的电信传输和资讯交换LAN/MAN特定要求第3部分:CSMA/CD存取方法和实体层规范维护修订版。IEEE, 2002。


[2]乙太网路指南第1部分:网路基础。Lantronix。


[3] Nick Pidgeon。“乙太网路的工作原理。”HowStuffWorks,2000年4月。


[4]关於工业乙太网路的方方面面。Hirschmann。


[5]何谓工业乙太网路?Real Time Automation公司。


[6]“了解乙太网路的速度和确定性。”Automation World(自动化世界),2011年11月。


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