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当前，工业以太网技术是工业控制领域中的研究热点，多家自动化公司推出了自己的工业以太网解决方案。与传统控制网络相比，工业以太网具有应用广泛、为所有的编程语言所支持、软硬件资源丰富、易于与Internet连接、可实现办公自动化网络与工业控制网络的无缝连接等诸多优点。由于这些优点，特别是与IT的无缝集成以及传统技术无法比拟的传输带宽，以太网得到了工业界的认可。
为了给工业以太网的厂商、工业控制领域的工程师、开发人员和相关的科研机构创造一个高水平的交流平台，分享以太网技术的最新研究、应用成果和解决方案，8月21日，CONTROL ENGINEERING China主办了2007工业以太网发展与应用论坛。本次论坛是由菲尼克斯电气协办，同时得到了海得控制系统股份有限公司、MOXA公司的大力赞助，以及西门子（中国）有限公司、万可电子（天津）有限公司、北京东土科技股份有限公司的支持。有超过350名工程师、研发人员和专家学者参加了此次论坛，根据调查显示，他们分别来自机械制造、钢铁、石化、水处理、交通、汽车、造船、城市基础设施等不同行业，既有大量的工业以太网的最终用户，也有集成商、供应商和关注以太网技术的学者。CONTROL ENGINEERING China的副出版人商琪女士以及菲尼克斯电气中国公司电子接口与自动化部缪竞红经理为论坛致辞，论坛邀请了国内外来自工业界、咨询机构和学术界的多名专家，进行了多场精彩的演讲，观众也提出了很多问题和自己的见解。论坛现场气氛热烈，参会人员都获得了巨大收获。
工业以太网市场迅猛发展
首先，全球工控领域权威的咨询公司ARC集团的中国代表处业务发展经理周斌先生，站在第三方研究机构的角度，论述了工业以太网近年来的发展状况及未来的前景。根据周先生的演讲，虽然现场总线技术仍然是工业网络的主流，但是工业以太网正在以相当可观的、每年40％－50％的速度可持续的发展和普及，迅速的从企业管理层渗透到现场装置层。几乎所有的以太网协议，无论是Profinet，DeviceNet，CANOpen还是CC-Link，增长的百分比都达到了两位数以上。ARC预测，到2011年，工业以太网的市场可以达到13亿美元。以太网技术的开放式网络结构、IP功能、全球信息获取功能、离散模块自动化，都给使用的企业创造了富有战略意义的价值。
ARC对于工业以太网的使用做了深入的研究，其中一项即将发布的研究，数据来自两百家全球企业。研究表明，工业以太网在当前的各个生产领域，包括过程和离散制造业，都有着应用，而主要的用途是远程控制、设备配置和维护。谈到以太网选型问题，研究发现工厂的工程师和集成商具有相当大的影响力，而对于选择交换机，则是IT人员有绝对的话语权。另外一个方面，周先生提到了抑制以太网技术普及的一些因素，比如总安装成本、线缆和拓扑结构、工业环境以及对操作员知识水平的要求等等。ARC的研究显示出，在很多的企业（55％）办公室网络和工业现场网络仍然是分开的，29％的企业做的是逻辑上隔离，近期这个趋势也还将维持下去。同时，近些年来，工业以太网阵营本身也在随时发生着变化，例如菲尼克斯加入Profinet、施耐德电气加入ODVA阵营等等，哪个阵营会在竞争中取得领先，人们还在拭目以待。
CONTROL ENGINEERING China对于本次论坛的参会嘉宾的调查，也同样显示了工业以太网技术正在日益受到企业和工程师们的关注。这项调查总计收到了149个有效回复，其中54.9％的受访者所在的企业已经开始使用工业以太网，另有35.4％的受访者表示所在企业正在计划使用工业以太网，超过九成的受访者都对工业以太网技术表示了浓厚的兴趣。除此之外，这项调查还包括了下列关键问题：
哪些原因促使采用工业以太网技术：71名受访者认为是其开放的标准，62名受访者认为是高网速，59个人则选择了低维护成本（见图1）。这说明用户对于以太网的优势认识十分清楚。
正在使用或者打算使用的以太网类型：选择Ethernet/IP的人数最多，有68位；其次是Profinet，有60位（见图2）。这两种网络类型领先的原因，应该在于相关厂商不遗余力的推高和可靠的性能。
哪些特性对于选择以太网产品和服务最为重要：大多数受访者都认为兼容性（91位）和安全保密（90位）是非常重要的（见图3）。兼容性是以太网的优势，而安全保密则是越来越受到企业的关注。
工业以太网的发展趋势将在哪些领域：可视化检测（78位）和远程维护（76位）特别收到了重视（见图4）。另外的一些选项，诸如无线检测和控制、工厂主干网等等，同样得到了青睐，说明以太网技术正处在高速发展，用户对于它的广阔前景充满了期待。
图1 哪些原因促使您使用工业以太网
图2 正在使用或打算使用的以太网类型
图3 选择以太网产品和服务时，最关注的特性
图4 工业以太网的发展趋势将集中在哪些领域
全面的以太网产品和解决方案
作为工业以太网的领先供应商，来自企业的几位演讲嘉宾分别从各自的角度，展示了全面的工业以太网解决方案。首先登场的，是菲尼克斯电气集团自动化海外销售经理Ingolf Sieslack先生，他从工业以太网的历史和发展趋势切入，介绍了工业以太网的离散的概念、冗余技术。他指出，工业以太网必须能够在下列工业环境中正常运行：温度-40°C到+60°C，强电磁干扰、高强度振动和冲击、离散通讯结构；同时，还要安全保密并且节约成本。以太网的冗余网络结构满足RSTP 802.1w标准，与办公室网络兼容，菲尼克斯的冗余环最大支持57个交换机、最大1000个终端设备，自愈时间100ms-500ms。接下来，Sieslack先生介绍了基于以太网的PLC诊断和监测，它使用IEEE 802.1ab协议，可以用来诊断和改正错误位置、改进项目计划以及设备更新。千兆以太网技术也出现在Sieslack先生的演讲中，这项技术可以用于构建更快的系统和主干网。基于此，菲尼克斯电气中国公司自动化服务中心的高级讲师吴勇志先生，介绍了菲尼克斯电器的以太网产品的应用和配置。菲尼克斯提供全系列的工业以太网产品，包括：MMS系列模块化、MCS系列紧凑型、LM系列宽温型管理交换机、FL SWT网络管理软件、FL系列增强型、SF系列标准型、SFN系列超薄型交换机、以及各种集线器、安装工具和附件。另外，菲尼克斯还提供基于以太网协议的无线解决方案，包括：无线局域网、蓝牙接入点、无线MUX和无线IO。
来自西门子（中国）有限公司的江传辉先生，介绍了Profinet工业以太网标准。Profinet使用TCP/IP协议，已成为国家指导标准（GB/Z 20541-2006），它具有与IT相同的通讯结构和快速的响应时间，遵从IEEE 802.3标准的报文格式，通过实时预处理实现高性能，通过带宽分配和工程分段实现等时同步数据通讯，通讯周期时间达到<<1ms，抖动误差<1μs。通过Profinet，控制周期的同步可以达到总线周期水平，控制环闭合，并且可以等时同步获得设备的精确位置值。
MOXA集团的马锋先生和万可电子（天津）有限公司的陈岗先生，也分别介绍了各自公司推出的以太网产品。马锋先生首先指出，环形以太网拓扑结构具有高冗余能力、低布线成本以及系统维护容易等优点，然后介绍了MOXA新近推出Turbo Ring网络协议，它的优势在于：一、速度：200台设备满载运行时，系统回复时间小于20ms；二、弹性：可以自由搭配MOXA全系列网管型交换器、自由挑选Ring Port和线材、自由指定冗余线路；三、使用便利，具有多样便利的软件设置方式、DIP设置方便现场施工人员。而根据陈岗先生的演讲，万可生产17种总线和工业以太网控制器/适配器产品，包括支持MODBUS/TCP/UDP的工业以太网适配器750―342、控制器750－842，另外支持Ethernet/IP的控制器750－841和适配器750－341，支持Profinet的控制器750－340，符合SERCOS III V.1.20协议和SERCOS-safety协议的以太网适配器750－351，支持Powerlink的现场总线适配器750－350以及各种工业以太网交换机758－801/806/802/803等等。
由上可见，工业以太网的产品灵活多样、种类层出不穷，用户选择的余地很大。
工业以太网的安全和性能分析
CONTROL ENGINEERING China为本次论坛特意邀请了两位来自美国密歇根大学的科学家和教授，他们都是国际工业网络通讯领域的专家。其中，James Moyne博士的演讲题目是网络的比较策略：控制、诊断和安全，这是基于密歇根大学可重置制造系统工程研究中心（ERC-RMS）的研究。研究关注以太网的三个功能领域：控制、诊断和安全，探索了以太网在工厂中提供实时性的能力，因为这与上述三个方面的能力都息息相关。密歇根大学的研究者们设计了一个工厂网络模拟器，它模拟出完美的实时性对网络和网络节点的要求。研究发现，根据应用环境的要求，控制功能、诊断功能和安全功能，可以集成在同一个网络之中，或者分割在两个或者三个网络里。而成本则取决于网络的设计。Moyne教授还指出，将诊断信息融入安全系统，是改进安全解决方案的一个全新的发展方向。
另外一位是Dawn Tilbury教授，她关注于工业以太网在基于网络的控制系统中应用的性能分析。她的研究开始于注意到工程师在评估以太网性能时面临的窘境，使用的方法是实验分析。Tilbury教授认为考虑使用以太网I/O的一个关键因素在于终端对终端的表现，不仅要考虑网络延迟，还要考虑软件延迟；不仅要仅仅考虑延迟，还要考虑不同次延迟之间的差异。诸如运动控制之类的高速以太网I/O应用，需要实时协议（IEEE 1588）以及能够提高协同实时性和时间戳记的控制方法。
赫思曼电子（上海）有限公司郝培先生的演讲，也着眼于工业以太网的安全性、完整性和实时性。他指出以太网的实时性、可靠性和安全性是相互影响的，并列举了提高可靠性的冗余技术：HIPER-Ring、链路聚合、网络耦合以及赫思曼工业路由冗余协议－HiRRP。接下来，郝培提到了以太网典型的安全威胁：在传输过程中数据被截获或读取、黑客连入通信并偷听或使用数据、可用性攻击、病毒攻击等等，以及实现安全性的种种手段：VLAN、对交换机网管的访问控制、防火墙、安全认证、病毒防护等。对于实时性，研究列举了四大标准：响应时间、抖动、同步性和吞吐量，并指出这是以太网达到确定性的必然要求。
论坛结束之后，主办方派发了礼物并且抽取了奖品，参会的观众满意而归。若要了解更多的关于此次论坛的信息和嘉宾的演讲内容，请访问www.cechinamag.com 2007工业以太网发展与应用论坛专题。
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