《電子技術(shù)應用》
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和利时的工业以太网技术

2007-08-16
作者:和利时

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),具有標準成熟、應用面廣、簡單實用、性能優(yōu)異、性價比高的特點。九十年代以來,開放的潮流席卷整個IT界,越來越多的產(chǎn)品走向標準化,而在各種應用中,采用標準" title="采用標準">采用標準產(chǎn)品組成系統(tǒng)已成為不可阻擋的趨勢。在控制與自動化界,開放同樣成為發(fā)展的主流。

分布式控制系統(tǒng)自1975年誕生以來,系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)一直是由各個DCS廠家獨有的技術(shù)和產(chǎn)品組成。近年來,DCS的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)已逐步從采用專有技術(shù)轉(zhuǎn)移到了采用在IT業(yè)已成為標準的以太網(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)的標準也開展了許多研究工作,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間確定性、信息的完整性和對工業(yè)現(xiàn)場強電磁干擾、惡劣環(huán)境的防護能力等。另外,對于控制系統(tǒng)來說,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)中并不是標準功能,而工業(yè)以太網(wǎng)則必須考慮這一點。

很多自動化廠商90年代中后期開發(fā)的DCS,在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上紛紛采用標準以太網(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)通訊上的開放性和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的標準化問題,降低用戶網(wǎng)絡(luò)方面的綜合成本,但由于標準以太網(wǎng)技術(shù)和TCP/IP協(xié)議在設(shè)計之初,并非面向有實時性" title="實時性">實時性、確定性和高可靠性要求的工業(yè)應用環(huán)境,標準以太網(wǎng)和TCP/IP協(xié)議應用于DCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò),也帶來了以下兩個問題:

標準以太網(wǎng)CSMA/CD總線訪問機制,無法解決網(wǎng)絡(luò)碰撞引起的確定性實時問題,而在網(wǎng)絡(luò)冗余設(shè)計上,因TCP/IP協(xié)議本身的規(guī)定,會造成通信故障診斷延時過長,不能實現(xiàn)及時故障切換的問題;

TCP/IP協(xié)議的廣泛應用,無可避免會帶來病毒防范問題,基于標準網(wǎng)絡(luò)協(xié)議傳播的病毒對DCS系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行帶來額外壓力。

和利時一直關(guān)注能夠真正給用戶帶來價值的技術(shù)發(fā)展,在2003年即開始著手研究工業(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),包括保證通信的實時性和確定性、保證網(wǎng)絡(luò)的安全性上,取得了階段性的進展。2005年,和利時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)模式帶來的通信安全性和非確定性實時問題。

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

●????? 內(nèi)嵌支持雙網(wǎng)冗余切換,切換時間<1s

●?????? 網(wǎng)絡(luò)最大節(jié)點數(shù):255

●?????? 零拷貝技術(shù)

●?????? 提供類似UDP協(xié)議的基于節(jié)點號加端口的報文收發(fā)接口

●?????? 適應不同廠家的10/1000/1000M標準以太網(wǎng)網(wǎng)卡

DRTE協(xié)議給用戶帶來的價值有:
  ?
●?????實時性:確定性的實時以太網(wǎng)通訊協(xié)議
  ? ●???????開放性:兼容TCP/IP協(xié)議(對非實時通道)
   ●??? ?? 安全性:可預防網(wǎng)絡(luò)病毒在DCS中的傳播
   ●?????? 經(jīng)濟性:使用標準以太網(wǎng)硬件,降低維護人員培訓成本、備品備件成本

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