Industrial Ethernet


Industrial Ethernet
Siemens ESM TP80 (6GK1105-3AB10) — 8-портовый (RJ45) концентратор для технологии Industrial Ethernet
Hirschmann Octopus 24M

Industrial Ethernet (промышленный Ethernet) — стандартизованный (IEEE 802.3 и 802.11) вариант Ethernet для применения в промышленности. Сеть с процедурой доступа CSMA/CD. Industrial Ethernet обычно используется для обмена данными между программируемыми контроллерами и системами человеко-машинного интерфейса, реже для обмена данных между контроллерами и, незначительно, для подключения к контроллерам удаленного оборудования (датчиков и исполнительных устройств). Широкому применению Ethernet в последних задачах препятствует суть метода CSMA/CD, делающая невозможным гарантию обмена небольшим количеством информации (единицы байт) с высокой частотой (миллисекундные циклы обмена).

В последнее время является одной из самых распространённых промышленных сетей. Широко применяется при автоматизации зданий и в областях не требующих высокой надёжности.

Содержание

Протоколы реального времени

Для обеспечения гарантированного времени реакции используют протоколы реального времени:

Эти протоколы в различной степени модифицируют стандартный стек TCP/IP, добавляя в него:

  • функции синхронизации
  • новые алгоритмы сетевого обмена
  • диагностические функции
  • методы самокорректировки

Канальный и физический уровни Ethernet при этом остаются неизменными. Что позволяет использовать протоколы реального времени в существующих сетях Ethernet с использованием стандартного сетевого оборудования.

Сравнение протоколов

Последовательная сеть Ethernet-версия Протокол Сеть Cтандарт
Modbus-RTU Modbus-TCP TCP/IP IEC 61158 и IEC 61784
Profibus PROFINET IO Isochronous Real Time protocol (IRT),
Real Time protocol (RT),
Real Time поверх UDP protocol (RTU)
коммутатор, повторитель (роутер) и Wi-Fi,
от 100 Мб/с до 1 Гб/с
IEC 61158 и IEC 61784
DeviceNet (CIP); ControlNet (CIP) EtherNet/IP (CIP) TCP/IP; UDP/IP коммутатор, повторитель (роутер) и Wi-Fi,
от 100 Мб/с до 1 Гб/с
IEC 61158 и IEC 61784; стандарт ODVA EtherNet/IP[1]
Foundation fieldbus H1 Foundation Fieldbus High Speed Ethernet (HSE)
CANopen Ethernet Powerlink Ethernet 100 Мб/c от EPSG (Ethernet Powerlink Standardization Group)[2]
CANopen EtherCAT EtherCAT, EtherCAT/UDP Ethernet 100 Мб/с IEC 61158, IEC/PAS 62407, IEC 61784-3, ISO 15745-4
VARAN (Versatile Automation Random Access Network) VARAN, TCP/IP, Safety Ethernet 100 Мб/с VARAN-BUS USER GROUP — VNO
SERCOS I / II SERCOS III Ethernet 100 Мб/с IEC 61491, включён в IEC 61158
FL-Net (OPCN-2) UDP/IP Ethernet 10 Мб/с от JEMA (Japan Electrical Manufacturers' Association)
  • (Очень двусмысленное имя дано Ethernet поверх DeviceNet. «IP» в EtherNet/IP расшифровывается как Industrial Protocol)

Резервирование каналов и кольцевая топология

Для обеспечения защиты каналов связи от единичного отказа необходимо их резервировать. Резервирование неизбежно ведет к возникновению кольцевых участков сети — замкнутых маршрутов. Стандарт Ethernet предусматривает только древовидную топологию и не допускает кольцевых, так как это приводит к зацикливанию пакетов.

Современные коммутаторы, как правило, поддерживают дополнительный протокол Spanning Tree Protocol (STP, IEEE 802.1d), который позволяет создавать кольцевые маршруты в сетях Ethernet. Постоянно анализируя конфигурацию сети, STP автоматически выстраивает древовидную топологию, переводя избыточные коммуникационные линии в резерв. В случае нарушения целостности построенной таким образом сети (обрыв связи, например), STP в считанные секунды включает в работу необходимые резервные линии, восстанавливая древовидную структуры сети. Этот протокол не требует первичной настройки и работает автоматически.

Более мощная разновидность данного протокола — Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP, IEEE 802.1w), позволяющая снизить время перестройки сети до нескольких миллисекунд. Протоколы STP и RSTP позволяют создавать произвольное количество избыточных линий связи и являются обязательным функционалом для промышленных коммутаторов, применяемых в резервированных сетях.

Отличия от обычного EtherNet

  • Стандарты на кабели и разъемы, удовлетворяющие специфическим требованиям промышленности: усиленное экранирование, стойкость к агрессивным средам и т. п.
  • Специальные стандарты и устройства для связи с подвижными объектами: гибкие кабели, устройства беспроводной связи
  • Дополнение стека протоколов TCP/IP протоколом RFC 1006 обеспечивает регулярную и частую передачу по сети небольших объемов информации, что характерно для обмена данными между промышленными контроллерами
  • C помощью специальных коммутаторов можно организовать кольцевую топологию, которая при обрыве восстанавливает связь, то есть находит новый путь для передачи данных значительно быстрее, чем применяемый в обычных сетях «алгоритм избыточного дерева»
  • Частое использование наряду со стеком протоколов TCP/IP специфического стека протоколов ISO Transport Protocol

Достоинства

  • низкая цена
  • широкое распространение

Конкуренты

  • LonWorks — промышленная сеть для автоматизации зданий
  • BACnet — промышленная сеть для автоматизации зданий
  • RS-485 — самая простая и дешёвая промышленная сеть
  • CAN — промышленная сеть для транспорта и станочной автоматики
  • SERCOS III

Примечания

Ссылки


Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Industrial Ethernet" в других словарях:

  • Industrial Ethernet — ist der Oberbegriff für alle Bestrebungen, den Ethernet Standard für die Vernetzung von Geräten, die in der industriellen Fertigung eingesetzt werden, nutzbar zu machen. In diesem Zusammenhang spricht man dann auch von einem Echtzeit Ethernet. Da …   Deutsch Wikipedia

  • Industrial Ethernet — is the name given to the use of the Ethernet protocol in an industrial environment, for automation and production machine control.Until recently, a PLC (Programmable logic controller) would communicate with a slave machine using one of several… …   Wikipedia

  • Ethernet powerlink — является детерминированным в режиме реального времени протоколом для стандартного Ethernet. Это открытый управляемый протокол Ethernet POWERLINK Standardization Group (EPSG). Он был введен австрийской автоматизационной компанией B R в 2001 году.… …   Википедия

  • Ethernet Powerlink — is a deterministic real time protocol for standard Ethernet. It is an open protocol managed by the Ethernet POWERLINK Standardization Group (EPSG). It was introduced by Austrian automation company B R in 2001.This protocol has nothing to do with… …   Wikipedia

  • Ethernet Powerlink — (Offizielle Schreibweise: Ethernet POWERLINK) ist eine Protokollerweiterung zum Ethernet Standard nach IEEE 802.3, um Echtzeitdaten im Mikrosekundenbereich zu übertragen. Der Hauptanwendungszweck ist die Übertragung von Prozessdaten in der… …   Deutsch Wikipedia

  • EtherNet/IP — (EtherNet Industrial Protocol, oft auch nur EIP genannt) ist ein auf Ethernet basierender Feldbus, der hauptsächlich in der Automatisierungstechnik verwendet wird. EtherNet/IP wurde von Allen Bradley (gehört zu Rockwell Automation) entwickelt und …   Deutsch Wikipedia

  • Ethernet-Powerlink — (Offizielle Schreibweise: Ethernet POWERLINK) ist eine Protokollerweiterung zum Ethernet Standard nach IEEE 802.3, um Echtzeitdaten im Mikrosekundenbereich zu übertragen. Der Hauptanwendungszweck ist die Übertragung von Prozessdaten in der… …   Deutsch Wikipedia

  • Ethernet — im TCP/IP‑Protokollstapel: Anwendung HTTP IMAP SMTP DNS … Transport TCP UDP Internet …   Deutsch Wikipedia

  • Ethernet Powerlink — est un protocole temps réel et déterministe pour Ethernet standard. Ce protocole ouvert et exempt de licence est régi par l Ethernet Powerlink Standardization Group (EPSG). Il a été introduit pour la première fois sur le marché par la société B R …   Wikipédia en Français

  • Ethernet — An 8P8C modular connector (often called RJ45) commonly used on cat 5 cables in Ethernet networks Ethernet   …   Wikipedia

Книги

Другие книги по запросу «Industrial Ethernet» >>


We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.