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杜品圣 菲尼克斯亞太電氣
1 前言
自從20世紀70年代中期，美國XEROX公司提出了以太網這個新概念，首次提出采用一種傳輸媒介將Xerox打印機與數個計算機相連進行通訊的構思，即帶有沖突檢測的載波偵聽多路存取（CSMA/CD）的方法以后，短短的三十多年以來，隨著科技的不斷發展，這一設想在實踐中得到了不斷的改進，從而形成一致而又強大的局域網技術。IT的工程師們從實際應用出發采取了各種措施改進以太網的技術，今天，作為物理層基礎的以太網與最廣泛的，標準化的通信協議的TCP/IP的有機結合，成為了現代通信技術最成熟的使用方法。
圖1 Robert M. Metcalfe博士著名的草圖
以太網技術在辦公領域的廣泛應用使得從事自動控制技術研究的人們自然而然想到是否也能將日益發展、日益標準化的以太網技術應用到工業的領域之中來。 因此，近幾年來，在國內的自動控制領域中產生了一個非常熱門的話題， 即現場總線技術與以太網技術之爭，盡管現場總線技術近十多年來在工業控制領域得到了迅速發展，并且在工業自動化系統中得到了廣泛的應用。然而隨著IT技術的不斷革新，通訊網絡技術的不斷完善，使得當前從事自動化技術的專業人員面臨著一個問題：是否剛剛進入中國的現場總線將被以太網技術所代替？是否Ethernet就是現場總線的未來呢？目前為止，我們對于這個問題還不能給予一個簡單的回答，但是專家們公認：自動化技術中通信方式一直在發展變化，并逐漸趨向開放和透明的系統解決方案。信息的連續性正在變得越來越重要。這時候引入以太網和互聯網技術將會使目前所謂集中型自動化系統真正成為帶有分散型智能化的網絡控制。以太網雖然不是一種現場總線，是屬于局域網技術，主要用于辦公管理系統的通訊。但是由于這種通訊方法的廣泛應用和技術的完整性，很多研究人員一直在探索如何將以太網技術應用于工業控制系統領域中去，以滿足工業控制系統對通訊提出的要求。但是現場工程師們對以太網的了解大多來自他們對傳統商業以太網的認識。許多控制系統工程的網絡通信的實施往往由IT部門的技術人員來實施。但是，IT工程師們對于以太網的了解，僅僅局限于辦公自動化商業以太網的實施經驗，不能發揮以太網在工業控制系統中應用的真正的優勢，不懂得工業控制數據傳輸對以太網的要求， 也不理解如何將以太網內在的特殊功能用于工業的領域，如拓撲網絡結構的改變，冗余方案，可靠性，及時性等等，從而產生許多不清楚的概念和想法。從根本上來講包括：
(1)對以太網，工業以太網和工業實時以太網的區別不明確；
(2)對以太網在辦公領域應用與在工業領域應用的必要條件不明確；
(3)對工業以太網與工業實時以太網應用的領域不明確；
(4)對工業以太網的組態、安裝、調試的方法不了解。
正由于這些不確定的因素大大地限制了以太網技術在工業現場的應用。正由于對于對這些概念的認識不夠，往往在工程的實施中為了節省初期工程實施的成本，工程設計人員將簡單的以太網的模塊應用于工業環境的現象，這給整個控制系統留下不穩定因素，對今后的生產的可靠性帶來來不可估量的隱患。 因此，今天盡管以太網已在OFFICE世界得到廣泛應用，但是在越來越多的自動化系統工程開發應用基于以太網的通信網絡結構的時候，必須考慮工業應用中對于通訊系統提出了許多近乎苛刻的特殊要求，如要求數據采集的確定性，實時性、在惡劣的工況下運行的可靠性，現場安裝調試的方便性等。總之 在最惡劣和苛刻的條件和環境中也能操作可靠并顯示被控對象的行為，是對每個希望在工業領域應用以太網技術的設計人員和工程師的最大的挑戰。
目前，在國內正在大力地推廣應用工業以太網，各種各樣的工業以太網的研討會、產品介紹會、各種類型的培訓班層出不窮，對普及工業以太網技術起了重要的作用， 使人們了解了國際工業以太網的發展的趨向、工業以太網在工業領域應用的重要性，人們也在討論選擇工業以太網應該考慮的因素，但是就工業以太網技術在自動控制領域應用的基本問題，如工業以太網系統的安裝、調試和診斷等方面的討論卻較少。本連載將對在工業以太網應用中遇到的安裝，調試和診斷的問題作一介紹，并希望通過與讀者的互相溝通，將我們的使各行業工業以太網的應用水平得到提高。連載將分以下幾大部分：
(1)以太網技術的簡介
(2)工業以太網和工業實時技術的特點
(3)無線以太網技術的特點
(4)工業以太網的安裝連接和抗干擾技術
(5)工業以太網的組態和調試技術
(6)工業以太網的安全和診斷技術
(7)工業以太網網絡的管理功能軟件-Factory Manager
(8)工業以太網今后的發展方向
(9) 總結
2 以太網技術簡介
2.1 以太網的發展歷史
以太網（Ethernet）這個名字來自于無線電技術。19世紀時，很多科學家認為電磁波的傳輸需要一種媒介，這種媒介被稱為
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號