- Industrial Ethernet
-
Иное название этого понятия — «IE»; см. также другие значения.
Industrial Ethernet (промышленный Ethernet) — стандартизованный (IEEE 802.3 и 802.11) вариант Ethernet для применения в промышленности. Сеть с процедурой доступа CSMA/CD. Industrial Ethernet обычно используется для обмена данными между программируемыми контроллерами и системами человеко-машинного интерфейса, реже для обмена данных между контроллерами и, незначительно, для подключения к контроллерам удаленного оборудования (датчиков и исполнительных устройств). Широкому применению Ethernet в последних задачах препятствует суть метода CSMA/CD, делающая невозможным гарантию обмена небольшим количеством информации (единицы байт) с высокой частотой (миллисекундные циклы обмена).
В последнее время является одной из самых распространённых промышленных сетей. Широко применяется при автоматизации зданий и в областях не требующих высокой надёжности.
Содержание
Протоколы реального времени
Для обеспечения гарантированного времени реакции используют протоколы реального времени:
- Profinet
- EtherCAT
- Ethernet Powerlink
- EtherNet/IP
- SERCOS III
Эти протоколы в различной степени модифицируют стандартный стек TCP/IP, добавляя в него:
- функции синхронизации
- новые алгоритмы сетевого обмена
- диагностические функции
- методы самокорректировки
Канальный и физический уровни Ethernet при этом остаются неизменными. Что позволяет использовать протоколы реального времени в существующих сетях Ethernet с использованием стандартного сетевого оборудования.
Сравнение протоколов
Последовательная сеть Ethernet-версия Протокол Сеть Cтандарт Modbus-RTU Modbus-TCP TCP/IP IEC 61158 и IEC 61784 Profibus PROFINET IO Isochronous Real Time protocol (IRT),
Real Time protocol (RT),
Real Time поверх UDP protocol (RTU)коммутатор, повторитель (роутер) и Wi-Fi,
от 100 Мб/с до 1 Гб/сIEC 61158 и IEC 61784 DeviceNet (CIP); ControlNet (CIP) EtherNet/IP (CIP) TCP/IP; UDP/IP коммутатор, повторитель (роутер) и Wi-Fi,
от 100 Мб/с до 1 Гб/сIEC 61158 и IEC 61784; стандарт ODVA EtherNet/IP[1] Foundation fieldbus H1 Foundation Fieldbus High Speed Ethernet (HSE) CANopen Ethernet Powerlink Ethernet 100 Мб/c от EPSG (Ethernet Powerlink Standardization Group)[2] CANopen EtherCAT EtherCAT, EtherCAT/UDP Ethernet 100 Мб/с IEC 61158, IEC/PAS 62407, IEC 61784-3, ISO 15745-4 VARAN (Versatile Automation Random Access Network) VARAN, TCP/IP, Safety Ethernet 100 Мб/с VARAN-BUS USER GROUP — VNO SERCOS I / II SERCOS III Ethernet 100 Мб/с IEC 61491, включён в IEC 61158 FL-Net (OPCN-2) UDP/IP Ethernet 10 Мб/с от JEMA (Japan Electrical Manufacturers' Association) - (Очень двусмысленное имя дано Ethernet поверх DeviceNet. «IP» в EtherNet/IP расшифровывается как Industrial Protocol)
Резервирование каналов и кольцевая топология
Для обеспечения защиты каналов связи от единичного отказа необходимо их резервировать. Резервирование неизбежно ведет к возникновению кольцевых участков сети — замкнутых маршрутов. Стандарт Ethernet предусматривает только древовидную топологию и не допускает кольцевых, так как это приводит к зацикливанию пакетов.
Современные коммутаторы, как правило, поддерживают дополнительный протокол Spanning Tree Protocol (STP, IEEE 802.1d), который позволяет создавать кольцевые маршруты в сетях Ethernet. Постоянно анализируя конфигурацию сети, STP автоматически выстраивает древовидную топологию, переводя избыточные коммуникационные линии в резерв. В случае нарушения целостности построенной таким образом сети (обрыв связи, например), STP в считанные секунды включает в работу необходимые резервные линии, восстанавливая древовидную структуры сети. Этот протокол не требует первичной настройки и работает автоматически.
Более мощная разновидность данного протокола — Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP, IEEE 802.1w), позволяющая снизить время перестройки сети до нескольких миллисекунд. Протоколы STP и RSTP позволяют создавать произвольное количество избыточных линий связи и являются обязательным функционалом для промышленных коммутаторов, применяемых в резервированных сетях.
Отличия от обычного EtherNet
- Стандарты на кабели и разъемы, удовлетворяющие специфическим требованиям промышленности: усиленное экранирование, стойкость к агрессивным средам и т. п.
- Специальные стандарты и устройства для связи с подвижными объектами: гибкие кабели, устройства беспроводной связи
- Дополнение стека протоколов TCP/IP протоколом RFC 1006 обеспечивает регулярную и частую передачу по сети небольших объемов информации, что характерно для обмена данными между промышленными контроллерами
- C помощью специальных коммутаторов можно организовать кольцевую топологию, которая при обрыве восстанавливает связь, то есть находит новый путь для передачи данных значительно быстрее, чем применяемый в обычных сетях «алгоритм избыточного дерева»
- Частое использование наряду со стеком протоколов TCP/IP специфического стека протоколов ISO Transport Protocol
Достоинства
- низкая цена
- широкое распространение
Конкуренты
- LonWorks — промышленная сеть для автоматизации зданий
- BACnet — промышленная сеть для автоматизации зданий
- RS-485 — самая простая и дешёвая промышленная сеть
- CAN — промышленная сеть для транспорта и станочной автоматики
- SERCOS III
Примечания
Ссылки
- Ассоциация — Промышленный Ethernet (англ.)
- Ethernet как Real-Time Technology (англ.)
- Руководство по тестированию и диагностике сетей Industrial Ethernet (англ.)
Ethernet-семейство технологий локальных сетей Скорости 10 Mbits/sec: (10BASE-5, 10BASE-2, 10BASE-T) · Fast Ethernet · Гигабитный Ethernet · 10-гигабитный Ethernet · 100-гигабитный Ethernet · Терабитный Ethernet General IEEE 802.3 · Ethernet physical layer · Autonegotiation · Industrial Ethernet · Power over Ethernet · EtherType · Ethernet Alliance · Ethernet in the first mile Исторические CSMA/CD · StarLAN · 10BROAD36 · 10BASE-FB · 10BASE-FL · 100BaseVG · LattisNet · Long Reach Ethernet Оборудование Medium Dependent Interface · MII · GMII · 10 Gigabit Media Independent Interface · XAUI · XFP · SFP+ Все статьи об Ethernet Промышленные сети Системные шины систем управления PROFINET • PROFIBUS FMS • EtherCAT • GENIbus Распределённая периферия PROFINET • PROFIBUS DP • MPI • INTERBUS • RS-485 • GENIbus Приводная техника PROFINET • PROFIBUS DP • SERCOS • GENIbus Полевые устройства PROFIBUS PA • AS-i • CAN • DeviceNet • LonTalk • MOST Автоматизация зданий EIB • BACnet • LonWorks • Industrial Ethernet Категории:- Промышленная автоматика
- Промышленные сети
- Industrial Ethernet
Wikimedia Foundation. 2010.