工业以太网配置指南：实时性和冗余重构时间短

工业以太网似乎没有严格的定义，但通俗地讲，就是用于工业环境的以太网，是以太网或者说是互联网系列技术延伸到工业应用的产物。以太网技术原本不是为工业应用准备的，但改进其环境适应性及通信确定性、实时性，并添加了一些应用功能后，才逐步发展与形成这个工业以太网的。

1.工业以太网特点

（1）环境适应性

产品要适应工业控制现场的恶劣环境。具体包括机械环境适应性（如耐振动、耐冲击）、气候环境适应性（工作温度要求为-40～+85℃，至少为-20～+700℃，并要耐腐蚀、防尘、防水）、电磁环境适应性或电磁兼容性EMC应符合EN 50081-2、EN 50082-2标准。在易爆或可燃的场合，工业以太网产品还需要具有防爆要求，包括隔爆、本质安全两种方式。

（2）工作可靠性

工业以太网工作要可靠。必要时可冗余配置。目前冗余工业以太网，其最大网络重构时间可短到0.3s。

（3）信息安全性

如果运用互联网技术，还有个网络安全问题。要防安全隐患，如病毒、工业间谍、黑客、软件BUG、恐怖主义等。

（4）安装方便性

要适应工业环境的安装要求。为如一些公司专门开发和生产了导轨式收发器、集线器和交换机系列产品，安装在标准DIN导轨上，并有冗余电源供电，接插件采用牢固的DB9结构等。另外，一些公司还专门开发和生产了用于工业控制现场的加固型连接件（如加固的RJ45接头、具有加固RJ45接头的工业以太网交换机、加固型光纤转换器/中继器等），可以用于工业以太网变送器、执行机构等。有的还可提供向站点供电，如24VDC，以便使无电源供应的站点也能正常工作。

（5）通信实时性、确定性

实时性是指系统在定义的时间内能处理完外部事件。确定性是指系统以一种可预见的（确定性）方式进行响应。工业以太网如果用于传递信息，确定性、实时性要求相对不高。但如果用于控制要求就高了。为此，世界各大公司都有相应对策，如使用交换以太网以至于用全双工以太网、或也采用令牌传输机制等。

当然，不是所有工业以太网都具有以上这些特点。具体取决于它的使用环境及应用目的。表5-1所示为工业以太网设备与商用以太网设备的主要区别。(www.xing528.com)

表5-1 工业以太网设备与商用以太网设备大体区别

（续）

2.工业以太网类型

工业以太网类型与其具体应用有关，不同的应用就有不同的工业以太网。如果从与以太网标准的关系及确定性、实时性来看，大体有：标准工业以太网及基于以太网；特高确定性、实时性工业以太网、高确定性、实时性工业以太网及一般工业以太网。

（1）标准工业以太网及基于以太网

标准工业以太网就是，无论从实施标准还是实现功能它都与以太网完全兼容。与普通以太网不同的只是考虑工业的需要，增加一些通信协议、功能及选件。标准工业以太网的好处是，可方便采用以太网产品，可分享以太网的进步技术。这也是目前开发工业以太网的主流。

基于以太网则是部分使用以太网标准或在以太网标准的基础上做些修改，在功能上除了与普通以太网兼容外，也增加了与工业控制有关的应用。基于以太网更能体现工业的特点，但在网络组建上，可能会有所不便，而且当以太网又有了新进步，可能还要做相应再开发，才能分享它的成果。

（2）确定性、实时性工业以太网

工业以太网可以不具备确定性、实时性。早期的PLC以太网多是如此。其功能就是能与企业的计算机网络互联，以至于接入互联网，能实现PLC与企业网络数据交换，也可接收、发送邮件。此外，有的工业以太网的站点也具有WEB功能，计算机也可通过使用浏览器对其访问，上传或下载数据。但这些工作的确定性、实时性要求都不高。延时100ms，以至更多都是可以接受的。早期的工业以太网也多是此类应用。

特高、高确定性、实时性工业以太网主要用于工业控制。确定性、实时性的保证有两种方法：一是使用高速与交换以太网，确保减少或避免以太网常见的介质访问冲突；二是在高传输速率的基础上，其介质访问控制也采用令牌技术，靠令牌有序的传输确定站点的数据发送权，以避免介质访问冲突，确保通信的确定性、实时性。目前，高确定性、实时性工业以太网实时性可确保在10ms左右，特高确定性、实时性工业以太网实时性可确保在1ms左右。前者多用于现场总线，后者则用于运动控制及时间同步控制。