郝曉俊

（山西省公安廳信息通信處， 山西 太原 030001）

引言

工業(yè)以太網實時通訊技術是為了適應工業(yè)市場環(huán)境的多態(tài)性，提供信息傳輸技術的以太網標準，并以此構建專門的網絡通訊技術，目的是通過使用共享的公共傳輸信息通道進一步提高通信效率，以達到設備通信能力的要求[1]。當然，工業(yè)以太網實時通訊是建立在現代網絡計算機技術基礎之上，只有在互聯(lián)網開放的環(huán)境中才能創(chuàng)造出符合控制網絡設備開發(fā)者的要求，為工業(yè)生產的發(fā)展提供便利。

1 工業(yè)以太網實時通訊技術在工業(yè)自動化中的問題

1.1 通信實時性不強

工業(yè)以太網沒有得到很好的發(fā)展，其發(fā)展與采用訪問控制方式息息相關。首先，由于以太網采用的是CSMA/CD介質訪問控制方式，究其實質是非實時的，所以根本無法滿足通信技術條件下的工業(yè)自動化要求，大大制約了工業(yè)以太網通訊技術的發(fā)展[2]。其次，工業(yè)以太網通訊技術要想在自動化領域中得到更好地發(fā)展，就必須要從實際工作出發(fā)，以工業(yè)基本設備情況為基礎進行改造，但目前大部分人認為以太網缺乏底層工業(yè)網絡實施經驗，通信實時性不強而制約了工業(yè)自動化領域的發(fā)展。

1.2 環(huán)境適應性不高

最初以太網應用于辦公環(huán)境，以此為基礎，逐漸將以太網應用到工業(yè)自動化領域，但不僅缺乏實踐性，同時也考驗了以太網適應工業(yè)控制環(huán)境的能力。因此，想要工業(yè)以太網真正的運行起來，提高以太網的抗干擾能力、環(huán)境適應能力必不可少，尤其是著重考慮產品的輻射、振動、溫濕度和強度等問題，同時考慮以太網是否與工業(yè)安裝環(huán)境相契合，必須要確保所有參數都滿足工業(yè)化領域的要求后方能實施以太網通訊技術，否則受自身條件限制，以太網很難達到工業(yè)自動化領域的要求[3]。

1.3 實時安全性偏低

要提高工業(yè)以太網在工業(yè)自動化領域的契合度，消除本質安全防爆問題是關鍵。就目前工業(yè)通信技術來看，如果直接在原有數據基礎上運用以太網作為網絡控制通信技術，隨著高速網段問題不可避免?；诖?，從實時安全性方面考慮，只有攻克以上缺陷，才能保障工業(yè)以太網的可持續(xù)發(fā)展。此外，對工業(yè)自動化而言，推進以太網通訊技術與工業(yè)自動化的結合對強化工業(yè)生產有著非常積極的作用。

2 工業(yè)以太網實時通訊技術在工業(yè)自動化中的優(yōu)化

2.1 提高全集成自動化

以太網通訊技術與工業(yè)自動化領域的結合激發(fā)了工業(yè)網絡的發(fā)展，一方面促進了工業(yè)生產的效率，另一方面提高了工業(yè)生產高性能網絡的便捷性，同時隨著全集成自動化的普及，以太網在工業(yè)生產方面的可用性越來越高。當然，任何途徑都離不開網絡管理，在此前提下提高全集成自動化是滿足工業(yè)網絡對市場需求的重要保障，為以太網實時通訊技術在工業(yè)領域的可持續(xù)發(fā)展打下堅定基礎[4]。

2.2 增加快速實時響應

提高以太網的實時響應速度有利于充分發(fā)揮工業(yè)以太網通訊技術在工業(yè)自動化領域中的職能。在工業(yè)控制局域網傳輸過程中，以太網的實時響應度關乎于工業(yè)內部的發(fā)展，若不及時檢查對內外信息的力度則達不到精準效果，計算結果也會缺乏可靠性?？梢姡诠I(yè)控制局域網的前提下，工業(yè)自動化控制與以太網結合具有不同的表現形式，主要有以時間隨機性為主和數據定時運算為主兩種，用以改善以太網通訊技術發(fā)展過程中的問題，逐漸完善工業(yè)通信對技術發(fā)展的客觀準確度。如某電子企業(yè)，其傳輸控制主要以數據流通信為主，所以用戶接收到的信號有所不同，為了提高通訊設備的傳輸速度而加快實時響應的速度，在TCP/IP的接收與發(fā)送基礎上提高實時響應的速度，為企業(yè)設備提供傳輸便利。再者，如果網絡系統(tǒng)發(fā)生故障，以太網通訊技術會迅速組織新的網絡鏈接，保障實時響應安全性。

2.3 利用以太網交換機可以合理分割網絡

與傳統(tǒng)以太網不同的是，現代以太網利用交換機合理分割網絡線形成數據通道，不再受CSMA／CD的影響。共享式集線器常用于傳統(tǒng)以太網接收和發(fā)送數據，從共享式集線器的功能與結構來看，它作為一種物理層中繼器連接所有站點并共享一個帶寬，故容易產生信息流沖突。而利用以太網交換機可以避免這一現象，只要進行網絡負荷測算，便能合理化。主要體現在，以太網交換機能夠合理分割網絡，形成可控性高的多端口形狀矩陣，即每條分割線成一個端口，而端口間的信息流是隔離狀態(tài)，因此不存在沖突域之說，只有在同一端口上的信息流才會發(fā)生沖突。由此可見，利用以太網交換機有利于形成多個端口多個數據通道，大大提高了網絡上每個站點的帶寬速度，是以太網革新的重要措施[5]。如早在2001年德國西門子公司便根據工業(yè)應用的要求發(fā)布了Profibus聯(lián)合互聯(lián)網技術的網絡方案。而該方案核心在于交換機成為了網絡中心點，并且按照接口數量連接好對應的子網與節(jié)點。結合實踐來看，相比于傳統(tǒng)工業(yè)以太網網絡，該方案不但得益于數據終端較多的優(yōu)勢，有效避免子網錯誤擴散現象出現，同時可以在確保工業(yè)以太網通訊技術運用實時性情況下保證工業(yè)網絡平臺得以高效應用。另外，由本質層面來說，工業(yè)以太網交換機還能夠迅速地重組環(huán)網設備，不但使得當前網絡得以在生活實踐中應用，并且在擴展上也簡單高效。

2.4 引入主—從通信方式

在工業(yè)現場儀表中，主—從通信方式得到廣泛應用。之所以在工業(yè)以太網中引入主—從通信管理是因為數據通信過程中數據沖突問題愈加明顯，而利用主—從通信管理有利于控制網絡節(jié)點上的數據通信防止沖突現象[6]。但值得注意的是，以太網能夠植入主—從通信方式取決于以太網沒有定義任何上層協(xié)議，基于此，才可以實現主—從通訊方式不受制于鏈路層協(xié)議。同時，CSMA／CD包含著競爭，但此現象在多站同時發(fā)送數據時才會發(fā)生，若實現應用層中一個主站輪詢、從站響應的機制，就能完全規(guī)避競爭現象，從而使以太網成為對等的主—從網絡。

3 結語

在當前我國工業(yè)迅猛發(fā)展背景之下，工業(yè)以太網實時通訊技術正憑借著自身諸多優(yōu)點而備受關注與應用。在這種情況下這就要加大對其的研究力度，以此推動工業(yè)以太網實時通訊技術的大力發(fā)展，為我國工業(yè)生產作出積極貢獻。