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工控通讯领域的饕餮大餐――记2007工业以太网发展与应用论坛

http://www.gkong.com 2007-09-11 13:36 来源:控制工程中文网

全面的以太网产品和解决方案
  作为工业以太网的领先供应商,来自企业的几位演讲嘉宾分别从各自的角度,展示了全面的工业以太网解决方案。首先登场的,是菲尼克斯电气集团自动化海外销售经理Ingolf Sieslack先生,他从工业以太网的历史和发展趋势切入,介绍了工业以太网的离散的概念、冗余技术。他指出,工业以太网必须能够在下列工业环境中正常运行:温度-40°C到+60°C,强电磁干扰、高强度振动和冲击、离散通讯结构;同时,还要安全保密并且节约成本。以太网的冗余网络结构满足RSTP 802.1w标准,与办公室网络兼容,菲尼克斯的冗余环最大支持57个交换机、最大1000个终端设备,自愈时间100ms-500ms。接下来,Sieslack先生介绍了基于以太网的PLC诊断和监测,它使用IEEE 802.1ab协议,可以用来诊断和改正错误位置、改进项目计划以及设备更新。千兆以太网技术也出现在Sieslack先生的演讲中,这项技术可以用于构建更快的系统和主干网。基于此,菲尼克斯电气中国公司自动化服务中心的高级讲师吴勇志先生,介绍了菲尼克斯电器的以太网产品的应用和配置。菲尼克斯提供全系列的工业以太网产品,包括:MMS系列模块化、MCS系列紧凑型、LM系列宽温型管理交换机、FL SWT网络管理软件、FL系列增强型、SF系列标准型、SFN系列超薄型交换机、以及各种集线器、安装工具和附件。另外,菲尼克斯还提供基于以太网协议的无线解决方案,包括:无线局域网、蓝牙接入点、无线MUX和无线IO。

   来自西门子(中国)有限公司的姜传辉先生,介绍了Profinet工业以太网标准。Profinet使用TCP/IP协议,已成为国家指导标准(GB/Z 20541-2006),它具有与IT相同的通讯结构和快速的响应时间,遵从IEEE 802.3标准的报文格式,通过实时预处理实现高性能,通过带宽分配和工程分段实现等时同步数据通讯,通讯周期时间达到<<1ms,抖动误差<1μs。通过Profinet,控制周期的同步可以达到总线周期水平,控制环闭合,并且可以等时同步获得设备的精确位置值。
   MOXA集团的马锋先生和万可电子(天津)有限公司的陈岗先生,也分别介绍了各自公司推出的以太网产品。马锋先生首先指出,环形以太网拓扑结构具有高冗余能力、低布线成本以及系统维护容易等优点,然后介绍了MOXA新近推出Turbo Ring网络协议,它的优势在于:一、速度:200台设备满载运行时,系统回复时间小于20ms;二、弹性:可以自由搭配MOXA全系列网管型交换器、自由挑选Ring Port和线材、自由指定冗余线路;三、使用便利,具有多样便利的软件设置方式、DIP设置方便现场施工人员。而根据陈岗先生的演讲,万可生产17种总线和工业以太网控制器/适配器产品,包括支持MODBUS/TCP/UDP的工业以太网适配器750―342、控制器750-842,另外支持Ethernet/IP的控制器750-841和适配器750-341,支持Profinet的控制器750-340,符合SERCOS III V.1.20协议和SERCOS-safety协议的以太网适配器750-351,支持Powerlink的现场总线适配器750-350以及各种工业以太网交换机758-801/806/802/803等等。
  由上可见,工业以太网的产品灵活多样、种类层出不穷,用户选择的余地很大。

工业以太网的安全和性能分析
  CONTROL ENGINEERING China为本次论坛特意邀请了两位来自美国密歇根大学的科学家和教授,他们都是国际工业网络通讯领域的专家。其中,James Moyne博士的演讲题目是网络的比较策略:控制、诊断和安全,这是基于密歇根大学可重置制造系统工程研究中心(ERC-RMS)的研究。研究关注以太网的三个功能领域:控制、诊断和安全,探索了以太网在工厂中提供实时性的能力,因为这与上述三个方面的能力都息息相关。密歇根大学的研究者们设计了一个工厂网络模拟器,它模拟出完美的实时性对网络和网络节点的要求。研究发现,根据应用环境的要求,控制功能、诊断功能和安全功能,可以集成在同一个网络之中,或者分割在两个或者三个网络里。而成本则取决于网络的设计。Moyne教授还指出,将诊断信息融入安全系统,是改进安全解决方案的一个全新的发展方向。

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  另外一位是Dawn Tilbury教授,她关注于工业以太网在基于网络的控制系统中应用的性能分析。她的研究开始于注意到工程师在评估以太网性能时面临的窘境,使用的方法是实验分析。Tilbury教授认为考虑使用以太网I/O的一个关键因素在于终端对终端的表现,不仅要考虑网络延迟,还要考虑软件延迟;不仅要仅仅考虑延迟,还要考虑不同次延迟之间的差异。诸如运动控制之类的高速以太网I/O应用,需要实时协议(IEEE 1588)以及能够提高协同实时性和时间戳记的控制方法。
  赫思曼电子(上海)有限公司郝培先生的演讲,也着眼于工业以太网的安全性、完整性和实时性。他指出以太网的实时性、可靠性和安全性是相互影响的,并列举了提高可靠性的冗余技术:HIPER-Ring、链路聚合、网络耦合以及赫思曼工业路由冗余协议-HiRRP。接下来,郝培提到了以太网典型的安全威胁:在传输过程中数据被截获或读取、黑客连入通信并偷听或使用数据、可用性攻击、病毒攻击等等,以及实现安全性的种种手段:VLAN、对交换机网管的访问控制、防火墙、安全认证、病毒防护等。对于实时性,研究列举了四大标准:响应时间、抖动、同步性和吞吐量,并指出这是以太网达到确定性的必然要求。
  论坛结束之后,主办方派发了礼物并且抽取了奖品,参会的观众满意而归。若要了解更多的关于此次论坛的信息和嘉宾的演讲内容,请访问www.cechinamag.com2007工业以太网发展与应用论坛专题。

(作者:刘一骝)

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