以太網(wǎng)是應(yīng)用最普遍的局域網(wǎng)技術(shù)，取代了其他局域網(wǎng)技術(shù)如令牌環(huán)、FDDI和ARCNET。由此可見，以太網(wǎng)是多么的重要。為增進(jìn)大家對(duì)以太網(wǎng)的認(rèn)識(shí)，本文將對(duì)以太網(wǎng)以及以太網(wǎng)APL予以介紹。如果你對(duì)以太網(wǎng)具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、以太網(wǎng)

由于以太網(wǎng)無可爭(zhēng)議的優(yōu)勢(shì)，將以太網(wǎng)應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域正成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。那么，以太網(wǎng)用于工業(yè)領(lǐng)域需要要解決哪些問題，其發(fā)展前景怎么樣呢?接下來我們就來詳細(xì)的介紹下工業(yè)以太網(wǎng)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景。感興趣的朋友就一起來看看吧!

在工業(yè)生產(chǎn)中，隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和復(fù)雜程度的提高，實(shí)際應(yīng)用對(duì)控制系統(tǒng)的要求越來越高。在20世紀(jì)50～60年代，以模擬信號(hào)為主的電子裝置和自動(dòng)化儀表組成的監(jiān)控系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的機(jī)電控制系統(tǒng)。隨后是在70～80年代，集散控制系統(tǒng)DCS(Distributed Control System)的出現(xiàn)，把大量分散的單回路測(cè)控系統(tǒng)通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行集中統(tǒng)一管理，用各種I/O功能模塊代替控制室儀表，利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)回路調(diào)節(jié)、工況聯(lián)鎖、參數(shù)顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等多種功能，從而實(shí)現(xiàn)了工業(yè)控制技術(shù)的飛躍。

DCS一般由操作站級(jí)、過程控制級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)儀表三級(jí)組成，其特點(diǎn)是“集中管理，分散控制”，基本控制功能在過程控制級(jí)中，工作站級(jí)的主要作用是監(jiān)督管理。分散控制使得系統(tǒng)由于某個(gè)局部的不可靠而造成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的損害降到較低的程度，且各種軟硬件技術(shù)不斷走向成熟，極大地提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，因而迅速成為工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的主流。但DCS的結(jié)構(gòu)是多級(jí)主從關(guān)系，底層相互間進(jìn)行信息傳遞必須經(jīng)過主機(jī)，從而造成主機(jī)負(fù)荷過重，效率低下，并且主機(jī)一旦發(fā)生故障，整個(gè)系統(tǒng)就會(huì)“癱瘓”。而且DCS是一種數(shù)字—模擬混合系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)儀表仍然使用傳統(tǒng)的4～20mA模擬信號(hào)，工程與管理成本高，柔性差。此外各制造商的DCS自成標(biāo)準(zhǔn)，通訊協(xié)議封閉，極大的制約了系統(tǒng)的集成與應(yīng)用。

進(jìn)入90年代，具有數(shù)字化的通信方式、全分散的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、開放的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、多種傳輸媒介和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、高度的環(huán)境適應(yīng)性等特點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)總線(Fieldbus)技術(shù)迅速崛起并趨向成熟，控制功能全面轉(zhuǎn)入現(xiàn)場(chǎng)智能儀表，而在此基礎(chǔ)上形成的新的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS(Fieldbus Control System)綜合了數(shù)字通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和智能儀表等多種技術(shù)手段，從根本上突破了傳統(tǒng)的“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”式的模擬信號(hào)或數(shù)字—模擬信號(hào)控制的局限性，構(gòu)成一種全分散、全數(shù)字化、智能化、雙向、互連、多變量、多接點(diǎn)的通信與控制系統(tǒng)。相應(yīng)的控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也發(fā)生了較大的變化。FCS的典型結(jié)構(gòu)分為設(shè)備層、控制層和信息層。采用了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)使控制功能下放到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備成為可能，現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)不僅是通信標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也是系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。FCS正在走向取代DCS并推動(dòng)著工業(yè)控制技術(shù)的又一次飛躍。

二、以太網(wǎng)APL

1、為什么以太網(wǎng)APL如此重要?

以太網(wǎng)APL實(shí)現(xiàn)高帶寬以太網(wǎng)連接來改變自動(dòng)化領(lǐng)域，因此它現(xiàn)在可以將以太網(wǎng)用于實(shí)際應(yīng)用，在這些應(yīng)用里難免會(huì)出現(xiàn)一些難題。在過程自動(dòng)化應(yīng)用中，要用以太網(wǎng)APL代替4 mA至20 mA電流的總線網(wǎng)絡(luò)或現(xiàn)場(chǎng)總線通信，則需要向傳感器和執(zhí)行器提供電源和數(shù)據(jù)。

迄今為止，過程自動(dòng)化應(yīng)用中的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備和控制系統(tǒng)之間的物理距離一直被限制為100 m。在過程自動(dòng)化應(yīng)用中有大約1 km的距離，再加上對(duì)自動(dòng)化應(yīng)用設(shè)備的需求，后來提出一種實(shí)現(xiàn)過程自動(dòng)化的新方法，而以太網(wǎng)APL正是這種新方法。

在向現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電時(shí)，以太網(wǎng)APL可以在應(yīng)用中提供高達(dá)500 mW的功率，而如今電流大小4 mA至20 mA的系統(tǒng)提供的功率約為36 mW。在應(yīng)用中，功率大小取決于所使用的電纜，最高可提供60 W的功率。

以太網(wǎng)APL實(shí)現(xiàn)了跨信息技術(shù)(IT)和運(yùn)營技術(shù)(OT)域的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。該融合網(wǎng)絡(luò)可簡(jiǎn)化安裝，輕松更換設(shè)備，并能加快網(wǎng)絡(luò)調(diào)試和配置速度。

2、以太網(wǎng)APL解決方案的優(yōu)勢(shì)

將設(shè)備融合在以太網(wǎng)APL上，不再需要昂貴，復(fù)雜且耗電的網(wǎng)關(guān)，但是限制了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備中數(shù)據(jù)的訪問。通過刪除這些網(wǎng)關(guān)，可以顯著降低這些傳統(tǒng)安裝方法的成本和復(fù)雜程度，并刪除它們創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫。

到現(xiàn)在為止，過程自動(dòng)化應(yīng)用程序已使用了舊版通信標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)包含一些新的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。為了與支持以太網(wǎng)APL的設(shè)備進(jìn)行通信，需要具有集成媒體訪問控制(MAC)的主機(jī)處理器或具有10BASE-T1L端口的以太網(wǎng)交換機(jī)。

3、布線和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?

10BASE-T1L標(biāo)準(zhǔn)未定義特定的傳輸介質(zhì)(電纜)，而是定義了信道模型。該通道模型非常適合現(xiàn)場(chǎng)總線電纜，因此，某些已安裝的電流為4 mA至20 mA的電纜可以與以太網(wǎng)APL一起重復(fù)使用。與更復(fù)雜的電纜相比，單雙絞線電纜成本低，尺寸小并且更易于安裝。

4、新設(shè)備，新機(jī)遇

以太網(wǎng)APL的出現(xiàn)，使無縫邊緣到云的連接自動(dòng)化成為可能，可以支持以太網(wǎng)APL的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。這些新設(shè)備有著強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析功能，能為云計(jì)算提供豐富的數(shù)據(jù)集，并以可行的方案推動(dòng)流程。

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