0、导言
信息网络技能的迅猛开展正深刻地改变着人们的作业办法和生活办法，特别是对企业的信息化和自动化开展也发生着巨大的影响。企业的信息化，可以有用进步企业的出产、运营、办理质量与功率，然后进步企业的商场竞争才能与可持续开展才能。在企业信息化和自动化范畴，计算机技能、操控技能、网络与信息技能的结合，孕育了操控网络技能的发生。企业信息化的开展，迫切需要一个敞开的、一致的、有用的、而且具有较强可持续开展才能的网络通讯渠道来支撑。以太网具有传输速度高、低耗、易于装置和兼容性好等长处，因为它支撑简直一切盛行的网络协议，所以在商业体系中被广泛选用。但足传统以太网选用总线式拓朴结构和多路存取载波侦听碰撞检测（CSMA／CD）通讯办法，在实时性要求较高的场合下，重要数据的传输进程会发生传输延滞，这被称为以太网的“不确定性”。研讨表：商业以太网在工业运用中的传输延滞在2－30ms之间，这是影响以太网长时刻无法进入进程操控范畴的重要原因之一。本文将对此以及其它工业以太网巾的关键技能作了必定的研讨。
1、传统工业操控网络结构
从整体结构上来讲，传统企业网络可分为三个层次：办理层、监控层和现场设备层。其结构示意图如下所示：
图1 传统工业操控网络
办理层、操控层、设备层三层各层功用如下：
● 办理层。首要是办公自动化体系，一起从监控层提取有关出产数据用于拟定归纳办理决议方案。办理层一般使川通用以太网，便利操作，并可连入外部网络。
● 监控层。从现场设备中获取数据，完结各种操控、运转参数的监测、报警和趋势剖析等功用，别的还包含操控组态的规划和下装。监控层的功用一般由上位计算机完结，一方面，它经过扩展槽中网络接口板与现场总线相连，和谐网络节点之间的数据通讯；另一方面，经过专门的现场总线接口（转化器）完结现场总线网段与以太网段的衔接。其关键技能是以太网与底层现场设备网络间的接口，首要担任现场总线协议与以太网协议的转化，确保数据包的正确解说和传输。监控层除上述功用外，还为完结先进操控利长途操作优化供给支撑环境。
● 设备层。现场设备以网络节点的办法挂接在现场总线网络上，按照现场总线的协议规范，设备选用功用块的结构，经过组态设汁，完结数据收集、A/D转化、数字滤波、温度压力补偿、PID操控等各种功用；此外，经过智能转化器对传统检测仪表电流电压进行数字转化和补偿。
2、操控网络与信息网络的差异与集成的必要性
操控刚络技能源于计算机网络技能，与一般的信息网络有许多共同点，但又有不同之处和共同的当地。
因为工业操控体系特别强调牢靠性和实时性，所以，运用于丈量与操控的数据通讯不同于一般电信网络的通讯，也不同于信息技能中一般计算机网络的通讯。操控网络数据通讯以引发物质或能盘的运动为终究意图。用于丈量与操控的数据通讯的首要特点是：答应对实时的事情进行驱动通讯，具有很高的数据完整性，在电磁搅扰和有地电位差的情况下能正常作业，多运用专用的通讯网络等。
操控网络与信息网络的详细不同如下：
① 操控网络中数据传输的及时性和体系呼应的实时性是操控体系最基本的要求。一般来说，进程操控体系的呼应时刻要求为0.01－0.5s，制作自动化体系的呼应时刻要求为0.5－2.0s，信息网络的呼应时刻要求为2.0～6.0s。在信息网络的大部分运用中实时性是可以疏忽的。
② 操控网络强调在恶劣环境下数据传输的完整性、牢靠性。操控网络应具有在高温、湿润、振荡、腐蚀，特别是电磁搅扰等工业环境中长时刻、接连、牢靠、完整地传送数据的才能，并能抗工业电网的浪涌、下跌和尖峰搅扰。在可燃和易爆场合，操控网络还应具有实质安全功用。
③ 在企业自动化体系中，因为涣散的单一用户要凭借操控网络进入某个体系，通讯办法多运用播送或组播办法：在信息网络中某个自主体系与另一个自主系一致般都树立1对1通讯办法。
④ 操控网络有必要处理多家公司产品和体系在同一网络中彼此兼容，即互操作性的问题。
现在，企业网络一般包含处理企业办理与决议方案信息的信息网络和处理企业现场实时测控信息的操控网络两部分。信息网络一般处于企业中上层，处理很多的、改变的、多样的信息，具有高速、归纳的特征。操控网络首要坐落企业中下层，处理实时的、现场的信息，具有协议简略、容错性强、安全牢靠、本钱低价等特征。
由此可见操控网络与信息网络的集成十分必要，将为企业计算机归纳自动化CIPA（Computer Integrated Plant Automation）与信息化发明有利的条什。首要体现在下面几点：
（1）完结操控网络与信息网络的信息集成，树立归纳实时信息库，为企业优化操控、出产调度、方案决议方案供给根据。
（2）树立分布式数据库办理功用，确保数据一致性、完整性和可操作性。
（3）完结对操控网络作业的长途监控、优化调度及操控网络的长途确诊。
（4）完结操控网络的长途软件保护与更新。
3、交换式工业以太网
根据以太网的分布式操控体系的选用正是为了可以更好地完结操控网络与信息网络的集成，战胜曾经各种操控体系的缺乏。以太网与现场总线比较，其首要优势在于它能供给一个敞开的根底构架，使企业从现场操控层到办理层完结全面的无缝信息集成；处理因为网络协议上的距离导致“自动化孤岛”的问题。
针对工业操控体系的要求，结合商用网络老练的规划办法，本文规划了一个结构化的交换式工业以太网，整个体系彻底根据Ethernet－TCP／IP的一体化规划。其体系结构示意图如图2所示。
图2 分布式以太网结构示意图
整个网络以以太网交换机为中心，包含数据库服务器、文件服务器。以太网交换机有10Mbps，25Mbps和100Mbps等宽带端口，一般经过100Mbps网络交换机端口连到服务器，以满意工业PC，PLC、嵌入式操控器、作业站等频频拜访服务器时对网络宽带的要求。
