1、前语
以互联网为根底的信息化社会，关于咱们现已不是遥不行及，咱们已是感同身受。现在咱们现已很难想想失掉网络和电脑后，作业、日子会变成什么样。相同信息化的浪潮也大大改变了出产、制造业的内在。从开始的单片机的运用到DCS、PLC的遍及，从单台设备的自动操控到整个出产线、整个工厂的信息化，这场革新正在咱们的身边改变着工厂的内在。党的十六大明确提出我国要走“以信息化带动工业化，以工业化促进信息化”的工业开展路途，因为它可极大的进步企业的竞争力。
本文首要介绍工业以太网在信息化工厂中所起的作用。咱们先来看看“信息化工厂”的界说：信息化工厂是指在工厂的出产、办理、运营进程中，经过信息根底设施，在集成渠道上，完结信息的收集（传感器及仪器仪表）、信息的传输（通讯）、信息的处理（核算机）以及信息的归纳运用（自动化、办理、运营等功能）等都是信息化的内容。工业以太网络便是出产中自动化操控的神经网络，担任工业现场与办理、运营层之间的数据传输。
ERP、MIS、DCS、SCADA和PLC的运用，关于出产型企业起到削减内讧、添加生机，进步对商场的反响才能，进步作业功率的作用。现已逐渐成为企业办理、运营、出产不行短少的部分。这儿我不去评论ERP的运用与否关于企业来说，是促进仍是自找麻烦。我只是想说：信息化关于企业的开展壮大是必要的，是大势所趋。国内许多企业现现已过信息化来大大进步了企业的功率。
2、信息化工厂的网络构成
ERP、MIS面向企业办理信息化。是企业办理、运营的信息化，处于整个信息体系的顶部。DCS、SCADA和PLC是企业出产的信息化，是出产中的操控体系，操控着自动化出产进程中的每一个环节，一起也是出产现场的数据收集体系。而工业以太网便是出产操控体系的首要数据传输网络。
图1 信息处理示意图
图2 网络示意图
信息处理体系大都依据网络和数据库技能。ERP、MIS、DCS、SCADA等体系也不破例，ERP、MIS依据联系数据库和商用以太网，而DCS、SCADA等依据工业以太网和实时数据库。工业以太网技能都来历于老练的商业以太网，可是为了使以太网适合在工业现场恶劣的环境中确保数据的正常传输，工业以太网有以下几个首要特点：
1. 高确定性。因为以太网的MAC层协议是CSMA/CD，该协议使得在网络上存在抵触，特别是在网络负荷过大时，愈加显着。关于一个工业网络，假如存在着很多的抵触，就必须得屡次重发数据，使得网间通讯的不确定性大大添加。在工业操控网络中为了改进以太网负载较重时的网络拥塞问题，运用工业以太网交换机（switch）。它选用将同享的局域网进行有用的抵触域区分技能。各个抵触域之间用交换机衔接，以削减CSMA/CD机制带来的抵触问题和过错传输。这样能够尽量防止抵触的产生，进步体系确实定性，但也进步了体系的本钱。
2. 高实时性。在工业操控体系中,实时可界说为体系对某事情的反响时刻的可测性。也便是说，在一个事情产生后，体系必须在一个能够精确预见的时刻规模内做出反映。可是，工业上对数据的传递的实时性要求十分严厉，往往数据的更新是在ms级的时刻内完结的。而相同因为以太网存在的CSMA/CD机制，当产生抵触的时分，就得重发数据，最多能够测验16次之多。很显着这种处理抵触的机制是以支付时刻为价值的。并且一但呈现掉线，那怕是只是几秒种的时刻，就有或许形成整个出产的中止乃至是设备，人身安全事端。工业以太网选用高速以太网办法。当网络中的负载越大的时分，产生抵触的慨率也就越大。当一个网络的负菏低于36%时，根本上不会产生抵触，在负荷为10%以下时，10M以太网抵触机率为每五年一次。100M以太网抵触机率为每15年一次。但超越36%后跟着负荷的添加产生抵触的慨率是以几何级数的速度添加的。明显进步以太网的通讯速度，就能够有用下降网络的负荷。走运的是现在以太网现已呈现通讯速率达100M/S，1G/S的高速以太网，在加上详尽全面的规划及对体系中的网络结点的数量和通讯流量进行操控，完全能够选用以太网作为工业网络。一起 工业以太网选用IEEE1588对时机制，IEEE1588界说了一个在丈量和操控网络中，与网络沟通、本地核算和分配目标有关的精确同步时钟的协议（PTP）。此协议并不是排外的，可是特别适合于依据以太网的技能，精度可达微秒规模。它运用时刻印章来同步本地时刻的机制。即便在网络通讯时同步操控信号产生必定的动摇时，它所到达的精度仍可满意要求。这使得它特别适用于依据以太网的体系。经过选用这种技能，以太网TCP/IP协议不需求大的改动就能够作业于高精度的网络操控体系之中。在区域总线中它所到达的精度远远超越了现有各种体系。此外，在企业的各层次中运用依据以太网TCP/IP协议的网络技能有着巨大的优势。
IEEE1588所界说的精确网络同步协议完结了网络中的高度同步，使得在分配操控作业时无需再进行专门的同步通讯，然后到达了通讯时刻形式与运用程序履行时刻形式分隔的作用。因为高精度的同步作业，使以太网技能所固有的数据传输时刻动摇下降到能够承受的，不影响操控精度的规模。IEEE1588的一大长处是其标准十分具有代表性，并且是开放式的。因为它的开放性，现在现已有许多操控体系的供货商将该标准运用到他们的产品当中了。并且不同设备的出产商都遵从相同的标准，这样他们的产品之间也能够确保很好的同步性。
3. 高可靠性。因为以太网在规划之初，并不是从工业网运用动身的。当它运用到工业现场，面临恶劣的工况，严峻的线间搅扰等，这些都必定会引起其可靠性下降。A、在工业以太网中选用了环形冗余网络，确保了网路在产生毛病时，在几百毫秒内自愈；B、冗余电源；C、无电扇的表皮散热，即较少了毛病点（电扇）也添加了产品的防尘功能；D、经过EMC电磁兼容性测验，使工业以太网设备在能够反抗工业现场电磁搅扰的一起也不产生过多的电磁搅扰；E、在电子%&&&&&%和产品规划上，都确保产品在温度、湿度方面都有很好的适用性；F、在产品的装置和运用上都契合工业产品的运用习气。
以上这些都是在工业网络出产环境中具有较好的可靠性，可恢复性，以及可保护性。即确保一个网络体系中任何少量、单一组件产生毛病时，不会导致运用程序，操作体系，乃至网络体系的溃散和瘫痪。
在数据库的运用上，操控层与办理层也有所不同。操控层选用的是实时数据库。实时数据库是操控层的核心问题之一。实时数据库的根本特性是它与时刻的相关性，体现在所处理的事物与数据的守时限制性。这个特性也是它与传统数据库的不同点。例如：DCS是将实时数据存放在“内存数据库”里，将前史数据存放在磁盘里，所以DCD的实时数据库是组态时经常用到的有力东西。这些前史数据的记载很像飞机上的“黑匣子”。它能够按区域和单元纪录工艺进程的操作参数及重要阀门的敞开、安全联锁体系的状况数据。所有这些都可科学的决议保护及检修方案的编制和履行，做到在毛病前的正确判别和相应的办法，防患于未然。因为实时数据库可处理数据与时刻的相关性和同享很多数据，使现场进程中产生的前史数据进行纪录，便利办理者们对其进行前史查询和过后的事端剖析。而在办理层运用的是联系数据库，联系数据库便是传统型数据库，多在商务及运营办理业务中运用。它与实时数据由不同的特征。实时数据库有很强的时效性，必须在规守时刻内完结其数据处理。传统型数据库旨在处理永久、安稳的数据，着重保护数据的完好一致性，其功能指标时要求体系由高的吞吐量和低的价值，并不考虑有关数据极端处理的现时要求。
企业运营办理部分运用联系数据库可把反应上来的出产运营数据，经过剖析判别，然后下达指令去指挥出产或做出运营决议计划。因此在二类数据库的信息办理中结构一个一致的DBMS（数据库办理体系）来进行有用的办理是十分必要的。
3、信息化工厂网络的作用和建造
信息化工厂是构架在一个快速、完好、高效、精确、安全可靠的网络硬件渠道。经过这样的一个网络硬件渠道，企业的运营决议计划部分和运营决议计划者能够在第一时刻了解企业的营销状况、质料供给状况、资金状况、人员状况、出产状况、产品质量状况、设备的作业状况、客户的状况、供货商的状况等企业运营信息，经过这种信息化工厂网络实时地看到来自出产第一线的工况信息。
企业办理者和相关出产运营部分能够在第一时刻上，在办公桌上的电脑里，经过信息化工厂的网络，看到出产现场的实时作业状况。并依据相应的决议计划体系或相关的企业技能人员给出相应的出产决议计划指令。企业决议计划者也可依据企业全体的运营状况做出调整企业运营的决议。
企业的信息化体系的建造是一个杂乱的高科技的体系工程，首要要依据企业的具体状况，做出企业信息化体系的全体规划，并拟定出网络接口标准及相应的软硬件技能标准和标准。全体建造规划中应充沛考虑企业未来10～15年的开展需求。并依据技能老练程度、企业资金状况及企业出产运营需求状况，分阶段逐渐施行。
1. 依据信息化体系建造的全体规划，建造企业的信息化网络。在软硬件的装备上要充沛考虑到体系全体的需求，并要留有满意的余量，以满意企业未来开展的需求。
2. 进行企业内部骨干网即上层网络的建造， 一起进行依据企业上层网络的各种信息办理体系、决议计划（支撑）体系、出产操控体系的建造。在进行这些办理体系的建造时，要充沛考虑体系的信息来历及信息目的地，以便为全体网络的优化资源装备、构架信息通路供给开始的依据。
3. 进行信息化网络渠道的建造，在这儿要考虑到实时数据库的装备问题，上传实时数据、下传不时数据以及非实时数据的信息通路的优化问题。
信息化网络建成后，首要进行现场数据上传的体系集成；在完善依据企业上层网络的信息办理体系后，依据其时的技能条件，再进行决议计划指令及下传实时数据的体系集成，完结整个体系的软硬件集成，建成真实的设数字化通明工厂。
4、结束语
网络现已进入咱们作业、日子的方方面面，工厂信息化今后终究能给企业带来怎样的效益，这不行能是工厂信息化今后就会有马到成功的效应，相同重要的是运用者的办理理念、操控理论水平等人员素质，能不能够同信息化体系的规划理念、操控办法相适应。扫除运用者的影响后，工业以太网同办理体系的运用，能够给企业带来以下作用：1、动态本钱及质量操控的完结；2、定单出产，完结产品零库存；3、在线监测实，合理安排大修；4、出产设备的在线办理完结备品备件的（零）微库存；5、工业现场实时数据的收集。也便是工业以太网的运用处理了ERP等办理体系短少实出产现场时数据的问题，为企业的决议计划者供给了出产中的第一手数据，是信息化工厂中不行短少的网络根底。
