工业以太网与传统以太网络的比较

近年来，智能化的浪潮越来越热，人们更多的将目光聚焦于高科技，市面上也出现了很多的机器人产品，形态各异，给我们的生产生活带来了很大的便利，前景非常令人期待。在机器人产品不断完善的过程中，机器人的配件起着不可忽视的作用。

什么是工业以太网？工业以太网是指技术上与商用以太网兼容，但在产品设计上，在实时性、可靠性、环境适应性等方面满足工业现场的需要，是继现场总线之后发展起来的，很受认同同时富有发展前景的一种工业通信网络。其本质就是太网技术办公自动化走向工业自动化。 

工业以太网的一个重要应用是交换机，即应用于工业控制领域的以太网交换机设备，由于采用的网络标准其开放性好、应用广泛；能适应低温高温，抗电磁干扰强，防盐雾，抗震性强。

工业以太网是指技术上与商用以太网兼容，但在产品设计上，在实时性、可靠性、环境适应性等方面满足工业现场的需要，是继现场总线之后发展起来，最被认同也最具发展前景的一种工业通信网络。

工业以太网的本质就是以太网技术办公自动化走向工业自动化。

【操作要求】

1.工业生产环境的高温、潮湿、空气污浊以及腐蚀性气体的存在，要求工业级的产品具有气候环境适应性，并要求耐腐蚀、防尘和防水。

2.工业生产现场的粉尘、易燃易爆和有毒性气体的存在，需要采取防爆措施保证安全生产。

3.工业生产现场的振动、电磁干扰大，工业控制网络必须具有机械环境适应性（如耐振动、耐冲击）、电磁环境适应性或电磁兼容性（EMC）等。

4.工业网络器件的供电，通常是采用柜内低压直流电源标准，大多的工业环境中控制柜内所需电源为低压24V直流。

5.采用标准导轨安装，安装方便，适用于工业环境安装的要求，工业网络器件要能方便地安装在工业现场控制柜内，并容易更换。

以太网产生延迟的主要原因是冲突，其原因是它利用了CSMA/CD技术。在传统的共享网络中，由于以太网中所以的站点，采用相同的物理介质相连，这就意味着2台设备同时发出信号时，就会出现信号见的互相冲突。为了解决这个问题，以太网规定，在一个站点访问介质前，必须先监听网络上有没有其他站点在同时使用该介质。如果有则必须等待，此时就发生了冲突。为了减少冲突发生的几率，以太网常采用1-持续CSMA，非持续CSMA，P-持续CSMA的算法2。

由于以太网是以办公自动化为目标设计的，并不完全符合工业环境和标准的要求，将传统的以太网用于工业领域还存在着明显的缺陷。但其成本比工业网络低，技术透明度高，特别是它遵循IEEE802.3协议为各现场总线厂商大开了方便之门。

以太网的缺陷

1、确定性

由于以太网的MAC层协议是CSMA/CD，该协议是的网络上存在冲突。对于一个工业网络，如果存在着大量的冲突，就必须多次重发数据，使得网络间通信的不确定性大大增加，带来系统控制性能的降低。

2、实时性

在工业控制系统中，在一个事件发生之后，系统必须在一个可以准确预见的时间范围内作出反应。而工业上对数据传输的实时性要求非常高，数据的更新是在数十毫秒完成。而以太网的CSMA/CD机制，当发生冲突时重发数据，可以尝试16次，这种解决冲突的机制是以付出时间为代价的。

而设备的掉线，可能会造成重大的设备或者人身安全事故。

3、可靠性

以太网是为商业设计的，但应用到工业现场，面对恶劣的工况、严重的线间干扰，必然降低其可靠性。所以工业网络要求具有高的可靠性，可恢复性以及可维护性。

工业以太网的解决机制

1、交换技术

将共享的局域网进行有效的冲突域划分机制。各个领域之间用交换机连接，减少冲突问题和错误传输。这样可以尽量避免冲突的发生，提高系统的确定性。

2、高速以太网

冲突的发生与负载有关，负载越大，发生冲突的概率越大。提高以太网的通讯速度，可以有想降低网络的负荷。

3、IEEE1588对时机制

IEEE1588定义了一个在测量和控制网络中，与网络交流、本地计算和分配对象有关的精确同步时钟的协议（PTP）。此协议并不是排外的，但是特别适合于基于以太网的技术，精度可达微秒范围。它使用时间印章来同步本地时间的机制。即使在网络通信时同步控制信号产生一定的波动时，它所达到的精度仍可满足要求。这使得它尤其适用于基于以太网的系统。通过采用这种技术，以太网TCP/IP协议不需要大的改动就可以运行于高精度的网络控制系统之中。在区域总线中它所达到的精度远远超过了现有各种系统。此外，在企业的各层次中使用基于以太网TCP/IP协议的网络技术有着巨大的优势。