工业以太网已成为主流应用

细履平沙

工业以太网已成为主流应用

在不久以前，以太网还被视为一种办公室的、而非工厂的应用技术。但是商业、经济和技术的因素已经使工业以太网成为关键业务应用的主流。这种普遍应用的通讯技术使得商业网络和工业网络可以互相连接，或是干脆结合成一体，这使得制造商和应用者可以减小商业事务和关键业务系统之间的隔阂。



业务信息技术人员对以太网是非常熟悉的。由Internet和现代网络设计带来的优点包括：



通过HTTP服务器和浏览器技术进行设置、重组态和状态监测，方便了远程或本地的产品安装；

基于SNMP、FTP、peer-to-peer或HTTP技术实施诊断，解决设备问题，并可以对内存堆栈进行分析，能够将程序下载到随机访问存储器（RAM）或闪存中；

采用HTTP服务器收集冗余的设备信息；

提供报告和网络规划，以便管理之用。

当前技术可以实现对工厂底层PLC的可靠访问，而不必担心特定供应商软件的兼容问题。随着技术的进一步发展，对马达控制器、光传感器和机械手等其它工厂底层设备的可靠访问也有望实现。




但是终端用户最主要的担心是物理系统：相互结合的网络硬件和结构化的电缆系统是否足够鲁棒？ODVA、Profibus International及其它工业界组织为工业级的典型数据通讯产品提供了指导方针。经过强化、并基于适当设计的工业级交换机能够抵挡工业使用环境。抗高温、抗化学腐蚀和防震能力，以及抵抗风雨冲刷的能力是网络连接器能否在工厂底层成功应用的关键。



最近由Aberdeen Group和Control Engineering进行的一项标准调查的结果显示，80％的受访者表示，目前在他们公司/工厂用于关键工业业务的制造控制平台采用了工业以太网。另有8％的受访者计划在未来18个月内使用工业以太网。而余下12%的受访者说他们没有采用工业以太网的计划。这项调查的受访者遍及全球的过程工业和离散制造业公司。



很显然，在许多关键业务的应用中采用工业以太网已经成为当前的主流趋势。统一工业控制网络的基础通讯结构与更广阔的业务系统和Internet网络环境所能带来的诱人价值，在某种程度上推动了这种趋势的发展。显然，这使得业务系统和工厂底层系统之间的通讯更加便捷，也为更多新的应用和机会打开了大门。被市场重视的另一个显著优点是能够使用商业化的以太网组件，而此类产品通常比传统控制网络组件便宜很多。但是这些好处也会带来新的挑战。除了潜在的技术方面的担心之外，人们还必须关注组织机构的问题。公司应该在哪里发展专业人士来设计和管理以太网的基础设施以确保工厂底层具有可靠和安全的环境？当然，工业协会是一个适当的资源，就像内部的IT专业人员。此外，供应商能够提供相应的建议，虽然这种建议从长期来说会受到商业因素的影响。因此，分析结果表明：制造商必须拥有自己的工厂底层领导，才能将上述不同来源的信息、技术和产品结合起来，无论它们是用在办公室还是工业环境下。



以太网在关键业务中的应用及未来趋势

12％ 没有计划使用以太网

18％ 以太网的应用仅处于试验阶段，将来会与现场总线通讯共存

6％ 倾向于回到现场总线

24％ 相对于现场总线通讯，更加倾向于以太网。但还没有进一步的扩展计划

40％ 计划在生产应用中扩展以太网的使用

资料来源：Control Engineering

以及来自Aberdeen Group的数据

来源：Control Engineering China

细履平沙

谈以太网技术的四个转变和延伸

谈以太网技术的四个转变和延伸


    以太网成功的关键在于过去20年里，以太网标准一直随着网络需求而不断改进。现在以太网成为四种关键网络转变的实现技术：企业中的千兆位以太网、无线网络、网络存储、城域网中的以太网。


  以太网是目前全球使用最广泛的局域网技术。以太网成功的关键在于过去20年里，以太网标准一直随着网络需求而不断改进。IP流量和复杂应用的激增导致企业内外带宽需求飞速增长，而标准的演进为满足这一需求提供了一条清晰直接的移植途径。


  作为IP网络的一种极具吸引力的解决方案，以太网的流行主要基于下列关键要求：
• 可扩充性能；
• 灵活的部署距离：支持从短程局域网应用（大约100米）到城域网（40千米以上）的各种网络应用；
• 低成本；
• 灵活性和互操作性；


• 易于使用和管理。


  综上所述，这些因素使以太网成为四种关键网络转变的实现技术。
  转变1：企业中的千兆位以太网
  复杂的应用程序以及更强大的PC持续推动网络流量达到新高，因此关键连接带宽不足。随着应用程序需要更大带宽，台式机的10Mbps连接升级到了100Mbps。当10/100Mbps自适应以太网连接的成本接近常规以太网时，更加剧了这种趋势。这促使客户在购买新电脑时就扩充网络容量，以最大限度降低今后更新这些台式机的成本。


  类似的原因也正推动千兆位以太网的采用。为了提高性能，服务器已配备千兆位以太网。在桌面领域，不断下降的价格正在加快千兆位以太网的采用，并延续着目前的趋势：10/100/1000Mbps以太网开始取代10/100Mbps以太网。如果千兆位以太网成本低廉，并且IT经理被强烈要求升级客户机以满足未来需求，千兆位将很快成为桌面的目标。特别是在工作环境趋向于互相协作，通常需要共享大量文件以及有集中应用和多任务的地方更是如此。预计到2002年中期，全世界50%以上的网卡销售额将来自于千兆位以太网产品（Cahners In-Stat，2001年）。


  转变2：无线网络
  无线以太网连接是以太网的逻辑扩展，有助于促进目前向"虚拟"企业的大范围过渡。以前，无线局域网市场只受到IT产业本身的关注。早期的采用无线网络的企业仅局限于需要持续移动的行业。


  在过去几年里，无线网络的效益得到了广泛的认可，同时无线设备的价格也变得更适中和便于使用。这些因素使无线局域网在更大范围内被公认为移动用户的理想解决方案，以及广大企业用户的“即时基础设施”。许多分析家认为随着无线局域网市场的快速发展，它将进入“全盛时期”。


  促使无线网络从垂直市场到主流应用发生的几个变化：
  (1) 标准和改善的性能－－ IEEE 802.11标准自1999年发布以来已成为无线局域网的主要标准。802.11b高速标准目前已被绝大多数无线设备厂商采用，数据速率高达11Mbps。它的出现为早期部署无线局域网的企业以及家庭网络使用提供了一种选择。无线技术还在继续发展，IEEE 802.11a标准随之出现，它将为新一代无线局域网提供更快的数据速率、更远的覆盖距离以及更高的安全性。


  (2) 移动设备扩展－－ 多种新型无线设备要求能够接入企业网和广域网，这扩大了无线以太网解决方案的应用范围。其中包括配置无线网卡的便携式电脑和台式机、带有内建无线设备的PDA和掌上电脑、互联网接入应用和VOIP电话。


  转变3：网络存储
  快速增长的电子邮件和电子商务导致IP网络数据传输量的剧增。数据流量的增加促使数据存储脱离传统直接连接存储（DAS）模式，演变为网络的一种基础设施。由此业界目睹了存储域网络（SAN）和网络连接存储（NAS）两种替代方案的兴起和流行。


  根据IDC预计，存储域网络和网络连接存储在今后几年有望出现快速增长并占领全球存储系统市场26%的份额。


  基于以太网、称为iSCSI（互联网SCSI或SCSI over IP）的一种新兴技术将为网站、服务提供商、企业和其它组织提供一款高速、低成本、远程存储解决方案。iSCSI标准使得构建基于IP的SAN成为可能。传统的SCSI命令和数据传输在TCP/IP层之上的一层执行， iSCSI数据块流量可以通过以太网协议传输。


  千兆位iSCSI结合了SCSI、以太网和TCP/IP等所有广泛部署的技术，最大限度地减少了互操作性问题。


  转变4：城域网中的以太网
  千兆位以太网向桌面的移植助长了服务器和企业干线对10千兆位以太网的需求。10千兆位以太网的出现能够满足高速网络的多种关键需求，包括比当前替代技术更低的拥有成本、灵活性、以及与现有以太网网络的互操作性。综合所有这些因素，使得10千兆位以太网成为城域网（MAN）的最佳选择。在城域网中实施以太网将把以太网的速度和成本优势与光网络的传输距离和可靠性完美结合起来。


  现在正是将以太网标准应用于城域网的大好时机。凭借成本优势、互操作性和向更高性能水平轻松移植的能力，10千兆位以太网将自然而然地融入城域网。


  结论
  作为历史最悠久的网络技术之一，以太网将继续向前发展，利用其出色的性价比、灵活性和互操作性提供新的业经验证的优势。与大多数技术解决方案一样，成本将始终是决定以太网技术过渡速度的重要因素。诸如英特尔等以太网组件领先供应商将继续在推动以太网技术重大转变和发展趋势中发挥重要作用。不断涌现的新产品和构建模块将提供卓越的性价比特性和优势，而客户最终将从中受益。