《電子技術(shù)應(yīng)用》
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和利時(shí)的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)

2007-08-16
作者:和利時(shí)

以太網(wǎng)是在IT行業(yè)獲得極大成功的一種局域網(wǎng)技術(shù),具有標(biāo)準(zhǔn)成熟、應(yīng)用面廣、簡(jiǎn)單實(shí)用、性能優(yōu)異、性?xún)r(jià)比高的特點(diǎn)。九十年代以來(lái),開(kāi)放的潮流席卷整個(gè)IT界,越來(lái)越多的產(chǎn)品走向標(biāo)準(zhǔn)化,而在各種應(yīng)用中,采用標(biāo)準(zhǔn)" title="采用標(biāo)準(zhǔn)">采用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品組成系統(tǒng)已成為不可阻擋的趨勢(shì)。在控制與自動(dòng)化界,開(kāi)放同樣成為發(fā)展的主流。

分布式控制系統(tǒng)自1975年誕生以來(lái),系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)一直是由各個(gè)DCS廠家獨(dú)有的技術(shù)和產(chǎn)品組成。近年來(lái),DCS的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)已逐步從采用專(zhuān)有技術(shù)轉(zhuǎn)移到了采用在IT業(yè)已成為標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)技術(shù)" title="以太網(wǎng)技術(shù)">以太網(wǎng)技術(shù),圍繞著如何使常規(guī)的以太網(wǎng)能夠滿足工業(yè)要求,如何形成工業(yè)以太網(wǎng)" title="工業(yè)以太網(wǎng)">工業(yè)以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)也開(kāi)展了許多研究工作,其最重要的內(nèi)容是如何保證以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間確定性、信息的完整性和對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)電磁干擾、惡劣環(huán)境的防護(hù)能力等。另外,對(duì)于控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō),通信傳輸?shù)目煽啃允潜仨毐WC的,因此所有DCS的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)都要求冗余,這在以太網(wǎng)中并不是標(biāo)準(zhǔn)功能,而工業(yè)以太網(wǎng)則必須考慮這一點(diǎn)。

很多自動(dòng)化廠商90年代中后期開(kāi)發(fā)的DCS,在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上紛紛采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)和TCP/IP" title="TCP/IP">TCP/IP協(xié)議,該技術(shù)方案雖然能很好地解決網(wǎng)絡(luò)通訊上的開(kāi)放性和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題,降低用戶(hù)網(wǎng)絡(luò)方面的綜合成本,但由于標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)技術(shù)和TCP/IP協(xié)議在設(shè)計(jì)之初,并非面向有實(shí)時(shí)性" title="實(shí)時(shí)性">實(shí)時(shí)性、確定性和高可靠性要求的工業(yè)應(yīng)用環(huán)境,標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)和TCP/IP協(xié)議應(yīng)用于DCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò),也帶來(lái)了以下兩個(gè)問(wèn)題:

標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)CSMA/CD總線訪問(wèn)機(jī)制,無(wú)法解決網(wǎng)絡(luò)碰撞引起的確定性實(shí)時(shí)問(wèn)題,而在網(wǎng)絡(luò)冗余設(shè)計(jì)上,因TCP/IP協(xié)議本身的規(guī)定,會(huì)造成通信故障診斷延時(shí)過(guò)長(zhǎng),不能實(shí)現(xiàn)及時(shí)故障切換的問(wèn)題;

TCP/IP協(xié)議的廣泛應(yīng)用,無(wú)可避免會(huì)帶來(lái)病毒防范問(wèn)題,基于標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議傳播的病毒對(duì)DCS系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)額外壓力。

和利時(shí)一直關(guān)注能夠真正給用戶(hù)帶來(lái)價(jià)值的技術(shù)發(fā)展,在2003年即開(kāi)始著手研究工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議。目前已在工業(yè)以太網(wǎng)的若干核心技術(shù),包括保證通信的實(shí)時(shí)性和確定性、保證網(wǎng)絡(luò)的安全性上,取得了階段性的進(jìn)展。2005年,和利時(shí)公司推出了自己的基于以太網(wǎng)的“DRTE”協(xié)議,成功解決了上述矛盾,既能充分利用以太網(wǎng)的通用、高帶寬等特性,又能解決“以太網(wǎng)+TCP/IP協(xié)議”傳統(tǒng)模式帶來(lái)的通信安全性和非確定性實(shí)時(shí)問(wèn)題。

DRTE協(xié)議可以運(yùn)行在多種平臺(tái)下,如:?Windows2000、Windows2003、WindowsXP、LINUX等,也可在安全系統(tǒng)特殊要求的無(wú)操作系統(tǒng)環(huán)境下運(yùn)行。其主要技術(shù)特點(diǎn)為:

●????? 內(nèi)嵌支持雙網(wǎng)冗余切換,切換時(shí)間<1s

●?????? 網(wǎng)絡(luò)最大節(jié)點(diǎn)數(shù):255

●?????? 零拷貝技術(shù)

●?????? 提供類(lèi)似UDP協(xié)議的基于節(jié)點(diǎn)號(hào)加端口的報(bào)文收發(fā)接口

●?????? 適應(yīng)不同廠家的10/1000/1000M標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)網(wǎng)卡

DRTE協(xié)議給用戶(hù)帶來(lái)的價(jià)值有:
  ?
●?????實(shí)時(shí)性:確定性的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)通訊協(xié)議
  ? ●???????開(kāi)放性:兼容TCP/IP協(xié)議(對(duì)非實(shí)時(shí)通道)
   ●??? ?? 安全性:可預(yù)防網(wǎng)絡(luò)病毒在DCS中的傳播
   ●?????? 經(jīng)濟(jì)性:使用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)硬件,降低維護(hù)人員培訓(xùn)成本、備品備件成本

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