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(二)安全性
在工业生产过程中,很多现场不可避免地存在易燃、易爆或有毒气体等,对应用于这些工业现场的智能装置以及通信设备,都必须采取一定的防爆技术措施来保证工业现场的安全生产。
在目前技术条件下,对以太网系统采用隔爆、防爆的措施比较可行,即通过对Ethernet现场设备采取增安、气密、浇封等隔爆措施,使现场设备本身的故障产生的点火能量不外泄,以保证系统运行的安全性。对于没有严格的本安要求的非危险场合,则可以不考虑复杂的防爆措施。
工业系统的网络安全是工业以太网应用必须考虑的另一个安全性问题。工业以太网可以将企业传统的三层网络系统,即信息管理层、过程监控层、现场设备层,合成一体,使数据的传输速率更快、实时性更高,并可与Internet无缝集成,实现数据的共享,提高工厂的运作效率。
但同时也引人了一系列的网络安全向题,工业网络可能会受到包括病毒感染、黑客的非法入侵与非法操作等网络安全威胁。
一般情况下,可以采用网关或防火墙等对工业网络与外部网络进行隔离,还可以通过权限控制、数据加密等多种安全机制加强网络的安全管理。
(三)稳定性与可靠性
传统的Ethernet并不是为工业应用而设计的,没有考虑工业现场环境的适应性需要。由于工业现场的机械、气候、尘埃等条件非常恶劣控制工程网版权所有,因此对设备的工业可靠性提出了更高的要求。在工厂环境中,工业网络必须具备较好的可靠性、可恢复性及可维护性。
为了解决在不间断的工业应用领域,在极端条件下网络也能稳定工作的问题,美国Synergetic微系统公司和德国Hirschmann,Jetter AG等公司专门开发和生产了导轨式集线器、交换机产品,安装在标准DIN导轨上,并有冗余电源供电,接插件采用牢固的DB-9结构。
此外,在实际应用中,主干网可采用光纤传输,现场设备的连接则可采用屏蔽双绞线,对于重要的网段还可采用冗余网络技术,以此提高网络的抗干扰能力和可靠性。
(四)总线供电问题
总线供电(或称总线馈电)是指连接到现场设备的线缆不仅传输数据信号,还能给现场设备提供工作电源。对于现场设备供电可以采取以下方法:
在目前以太网标准的基础上适当地修改物理层的技术规范,将以太网的曼彻斯特信号调制到一个直流或低频交流电源上,在现场设备端再将这两路信号分离开来。
不改变目前物理层的结构,而通过连接电缆中的空闲线缆为现场设备提供电源。
三、工业以太网协议
当以太网用于信息技术时,应用层包括HT-TP、FTP、SNMP等常用协议,但当它用于工业控制时,体现在应用层的是实时通信、用于系统组态的对象以及工程模型的应用协议,目前还没有统一的应用层协议,但受到广泛支持并已经开发出相应产品的有以下凡种主要协议。
(一)HSE
基金会现场总线FF于2000年发布Ethernet规范,称HSE(High Speed Ethernet)。HSE是以太网协议IEEE802.3,TCP/IP协议族与FFIll的结合体。FF现场总线基金会明确将HSE定位于实现控制网络与Internet的集成。
HSE技术的一个核心部分就是链接设备,它是HSE体系结构将Hl(31.25kb/s)设备连接100Mb/s的HSE主干网的关键组成部分,同时也具有网桥和网关的功能。网桥功能能够用于连接多个H1总线网段,使同H1网段上的H1设备之间能够进行对等通信而无需主机系统的干涉;
网关功能允许将HSE网络连接到其他的工厂控制网络和信息网络,HSE链接设备不需要为H1子系统作报文解释,而是将来自H1总线网段的报文数据集合起来并且将Hl地址转化为IP地址。
(二)Modbus TCP/IP
该协议由施耐德公司推出,以一种非常简单的方式将Modbus帧嵌入到TCP帧中,使Modbus与以太网和TCP/IP结合,成为Modbus TCP/IP.这是一种面向连接的方式,每一个呼叫都要求一个应答,这种呼叫/应答的机制与Modbus的主/从机制相互配合,使交换式以太网具有很高的确定性,利用TCP/IP协议,通过网页的形式可以使用户界面更加友好。
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