什么是工业以太网? 它与商用以太网有何不同?

介绍

以太网是家庭和办公环境中众所周知的公认技术。最近,它已经成为工厂应用中移动数据的最热门趋势。然而,工厂车间的环境与家庭和办公室环境完全不同。工厂车间应用还提出了许多不同于商业应用的需求。本文通过比较突出了工业和商用以太网之间的差异:
  • 沟通需要
  • 流程问题
  • 环境挑战
  • 硬件

让我们沟通吧

工业以太网具有基于双向通信的独特要求。为了理解这一点,让我们考虑一下可能的应用; 一个装瓶的工厂。让我们假设Real Time Automation正在创建一种新的啤酒啤酒,Automation Ale。灌装操作将在工业以太网网络上运行。
该网络运行良好,因为它使用“握手”来确保消息传递。为了说明这个属性,假设我们的装瓶设备开始按照控制PLC的命令填充一瓶Automation Ale。PLC还负责在瓶子装满时发送“停止填充”命令。如果网络上的消息丢失,PLC就会知道,因为它没有收到来自填充的传递响应(部分握手),因此它知道重新发送命令。
在办公室环境中,这种丢失的传输很少很重要。如果网页在传输过程中丢失,用户只需按“刷新”即可。但在生产设置中,我们不能等到自动化啤酒在地板上溢出,然后才会有人手动关闭填充物。握手节省了啤酒,金钱和时间。
在工业以太网网络中,我们还采用了碰撞检测。如果我们的网络中有两条消息冲突,则控制PLC可以将消息重新发送到设备,直到它收到设备的发送通知。这些交易仅在几毫秒内发生。啤酒继续控制浇注,密尔沃基啤酒城没有人被浪费的啤酒激怒。
Automation Ale在我们的场景中非常流行,因此我们假设我们的网络中需要几十个灌装机,阀门,传感器和PLC。宏伟的运营必须以最高效率运行,办公室以太网网络无法实现这一目标。那是因为没有碰撞检测。

还有哪些因素需要考虑?


运营问题

另一个值得关注的领域是您工厂运营的具体需求。例如,停机成本。当您的Office设置中出现网络故障时,会带来不便。有些工作可能是不可能的。通常,员工只需要继续执行其他任务并在不使用互联网的情况下解决问题。
在生产环境中,停机时间可能更高。如果一个方面失败,则可以使用连续过程操作的装配线不起作用。关键过程可能会被破坏,导致材料和金钱损失。
想想一家为窗户生产钢化玻璃的工厂。持续的玻璃流从一英里长的装配线上倾倒,切割。经过特定的加热,冷却和休息,以适当地调整它到规定的规格。如果查获线路,您将留下一英里的废玻璃。其中大部分都必须手动移除,因为它已经在用于处理热可塑性玻璃的部分线上冷却了很多。
设计工业以太网时,必须考虑使网络可靠的选项。这通常会导致成本增加。

安全

锁以太网安全安全是另一个问题。在Office设置中,通过网络传输的信息可能是保密且重要的。因此,Office以太网必须防止未经授权的使用。在工业应用中也是如此。工业环境中的另一个安全威胁是员工可能意外破坏系统,创建垃圾输入/垃圾输出情况,或者更糟糕的是,使设备或网络完全停止。
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办公室和车间不同吗?

公司办公室设置与工业环境之间存在差异并不需要天才。你不会期望在工业环境中看到有人穿着意大利西装或昂贵的皮鞋。穿蓝色牛仔裤和钢头靴更适合他们。这些选择为工厂中的环境因素提供了更多保护。您的以太网网络需要考虑相同的服装注意事项。
工业以太网电缆,交换机和连接器需要在工业环境中承受独特和苛刻的标准。

有什么环境问题?


温度

热和冷是可能对网络产生重大影响的两个因素。感冒尤其具有破坏性。在相对较冷的水平,接近冰点时,电缆易受冲击,这可能导致电缆断裂,保护套的破坏或衰减。在更冷的温度下,电缆可能会变脆并且不会产生很大的力,而是通过简单的弯曲。
热也是有害的。保护套可能会融化,导致短路和漏洞。热量也会随着时间推移而衰减。电缆在受热时可能不会变得易受物理影响,但随着时间的推移它们可能会变得无效。

化学制品

工业以太网环境非常恶劣,并且没有为此类环境创建Office以太网应用程序。采取措施对物理上保护电缆和连接器可以最小化甚至否定工业环境的影响。

工厂噪音

大型电机和高压设备产生的电磁噪声可能会扭曲网络上的数据传输。这种干扰可能会阻碍网络吞吐量或完全损坏消息。

振动

某些过程可能会产生振动。如果使用不良连接器,振动会导致护套退化和断开。您必须考虑打开机器开关时会发生什么。

以太网的历史

公园以太网最初是在Xerox PARC开发的。1975年,施乐公司提交了罗伯特梅特卡夫,大卫博格斯,查克萨克和巴特勒兰普森的专利申请。
PARC计算机Metcalfe于1979年离开施乐公司,推动使用个人计算机和局域网(LAN),形成3Com。他说服DEC,英特尔和施乐公司合作,共同推动以太网作为标准,即所谓的“DIX”标准,用于“数字/英特尔/施乐”; 它标准化了10兆位/秒的以太网,具有48位目标和源地址以及全局16位类型字段。该标准于1980年9月30日首次发布。它与两个基本上专有的系统,令牌环和ARCNET竞争,但很快就发现它们被埋在以太网产品的浪潮中。在此过程中,3Com成为了一家大公司。
在温度之外,存在其他主要的环境问题。化学品可能导致夹克溶解或改变形状,导致寿命缩短和性能变差。如果保护套无效,某些溶剂也可直接冲击内部电缆。其他环境因素损害较小,但仍存在问题。辐射,尤其是紫外线从太阳光辐射,会导致夹克变色和退化。湿度也会降低电缆质量。

工业以太网和Office以太网之间还有哪些其他值得注意的差异?


拓扑

商用以太网几乎总是以星形拓扑结构配置。工业以太网具有许多不同的拓扑选项,适合各种工业应用。拓扑包括星形,树形,线形和环形拓扑

重型和轻型

另一个值得注意的差异与使用有关。Office以太网组件专为基本级别而设计。工业以太网组件可被考虑用于多个级别的使用和环境滥用。因此,工业以太网组件可分为重型和轻型组件。为了完全理解两种分类的需要,让我们看看两个常见的组件。值得注意的是,您可以去百思买购买消费者交换机,集线器和电缆,它们可以在工业应用中使用。问题是持续多久。这些消费品不是为工业应用而设计的,很快就会失败。

电缆

首先,电缆可分为重载或轻载。轻型工业以太网电缆的护套质量可能略高于Office以太网电缆。如果条件不需要额外的保护,电缆甚至可以是办公室以太网电缆。然而,当您使用重型电缆时,夹克和金属会有所改善。在某些时候,你会开始看到复杂而厚实的夹克围绕着令人难以置信的高品质电缆。重型电缆比轻型电缆更昂贵,因此仅在必要时使用。

连接器

rj45connector密封的RJ45连接器同样,连接器可以落在从办公室到轻型和高负载的频谱上。通常,工业以太网连接器不依赖于与Office以太网相同级别的基本管理单元锁定机制。相反,使用更重的锁定机构。在重载应用中,通常使用密封连接器。连接器和布线一样重要。
与商用部件相比,工业轻型和重型部件具有优惠的价格标签。

结论

以太网正在迅速成为工厂中熟知和使用的技术。与工业应用中的现场总线前代产品相比,它提供了成本,数据量和传输速度的改进。工业以太网能够有效地应对恶劣环境,数据冲突,工厂噪声和工厂过程需求。它仍然是以太网,只是为满足独特的工业需求而设计的以太网。

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