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以太網(wǎng)和工業(yè)以太網(wǎng)之間有哪些不同?

發(fā)布時間:2022-07-08 來源:ADI 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】以太網(wǎng),尤其是工業(yè)以太網(wǎng)近來已成為制造業(yè)的熱門詞匯。它們雖然類似,卻各有特點,各有優(yōu)勢。你搞清楚嗎?


何謂以太網(wǎng)?


以太網(wǎng)最早出現(xiàn)于 1970 年代,之后按照 IEEE 802.3 實施了標(biāo)準(zhǔn)化。以太網(wǎng)是指符合 IEEE 802.3 標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng) (LAN) 產(chǎn)品組。IEEE 802.3 是一組電氣與電子工程師協(xié)會 (IEEE) 標(biāo)準(zhǔn),用于定義有線以太網(wǎng)媒體訪問控制的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。這些標(biāo)準(zhǔn)也說明子配置以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)則,以及各種網(wǎng)絡(luò)元件如何彼此協(xié)作。


以太網(wǎng)支持多臺計算機通過一個網(wǎng)絡(luò)連接,沒有它,現(xiàn)代社會采用的各種設(shè)備之間可能無法通信。以太網(wǎng)是一種全球化的電線電纜系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn),這些電線電纜將多臺計算機、設(shè)備、機器等通過企業(yè)的單個網(wǎng)絡(luò)連接在一起,以便所有計算機彼此通信。以太網(wǎng)的雛形是一條電纜,它支持多臺設(shè)備連接至同一網(wǎng)絡(luò)。如今,以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)可根據(jù)需要擴展和覆蓋新設(shè)備。以太網(wǎng)是目前全球最受歡迎、使用范圍最廣泛的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。


使用以太網(wǎng)時,數(shù)據(jù)流被分割成更短的數(shù)據(jù)塊或幀,每個都包含特定的信息,例如數(shù)據(jù)的源和目的地。要按照需求通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和接收數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)是不可或缺的。


其他與以太網(wǎng)技術(shù)相關(guān)的術(shù)語包括:


●   介質(zhì):在現(xiàn)代以太網(wǎng)技術(shù)中,介質(zhì)是指雙絞線對或光纜,以太網(wǎng)設(shè)備通過連接它們來提供數(shù)據(jù)傳輸路徑;

●   段:單個共享介質(zhì); 

●   節(jié)點:連接段的設(shè)備。


標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速度在 10 Mbps 到 100 Mbps 之間。千兆以太網(wǎng)是IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)中使用的一個術(shù)語,用于表示以 1 Gbps 的速度傳輸?shù)囊蕴W(wǎng)網(wǎng)速。千兆以太網(wǎng)最初一般用于主干網(wǎng)絡(luò)傳輸,以及高性能或高容量服務(wù)器。但隨著時間發(fā)展,它逐漸受到桌面連接設(shè)備和PC的支持。


關(guān)于以太網(wǎng)的其他信息


以太網(wǎng)和Wi-Fi是兩個不同的概念——以太網(wǎng)使用線纜來連接計算機和設(shè)備,計算機雜志如此表述。幾乎提到的所有網(wǎng)絡(luò)或 LAN 連接都是指以太網(wǎng)。


何謂工業(yè)以太網(wǎng)?


工業(yè)以太網(wǎng)如同其名,指的是應(yīng)用于工業(yè)配置的以太網(wǎng),它們通常需要更穩(wěn)定可靠的連接器、電纜,以及更高的確定性,后者最為重要。為了獲得更高的確定性,工業(yè)以太網(wǎng)在使用以太網(wǎng)時,會使用專用協(xié)議。目前較受歡迎的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議包括:PROFINET?、EtherNet/IP?、EtherCAT?、SERCOS III 以及 POWERLINK?。


使用工業(yè)以太網(wǎng)時,數(shù)據(jù)傳輸速率為 10 Mbps 至 1 Gbps。但是,工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用最常使用 100 Mbps 的速度。


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圖1. 相較于辦公以太網(wǎng)系統(tǒng),工業(yè)以太網(wǎng)需要進行更多考量。工廠車間中的制造設(shè)備會受到不同溫度、振動以及其他潛在的干擾噪聲的影響。


工作原理


工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議(例如 PROFINET 和 EtherCAT )會修改標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的協(xié)議,以確保不但能正確發(fā)送和接收特定的制造數(shù)據(jù),還能在需要執(zhí)行特定操作時,準(zhǔn)時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。以使用工業(yè)以太網(wǎng)自動化技術(shù)的瓶子灌裝廠為例,它能通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送灌裝數(shù)據(jù),以確保按計劃完成灌裝。據(jù) Real Time Automation 公司稱,瓶子裝滿時,會通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送停止灌裝命令。


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圖2. 工業(yè)設(shè)置中需要采用這種先進技術(shù),以確保能夠正確發(fā)送和接收特定的制造數(shù)據(jù)。以瓶子灌裝廠為例,工業(yè)以太網(wǎng)自動化技術(shù)支持通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送灌裝數(shù)據(jù),以確保按計劃完成灌裝。


它表示,對于辦公以太網(wǎng)設(shè)置,這種消息就不會如此至關(guān)重要。網(wǎng)頁丟失時,用戶只需要點擊刷新按鈕就可以了。但是對于工廠,一個小問題就可能演變成大災(zāi)難—公司根本等不及有人找到問題,然后手動按下按鈕。而工業(yè)以太網(wǎng)自動化網(wǎng)絡(luò)可以檢測灌裝過程中的錯誤,并自動停止灌裝流程,防止造成時間、產(chǎn)品和資金損失。


二者之間的其他差別


Real Time Automation公司表示,以太網(wǎng)一般更多地用于辦公環(huán)境,而非工業(yè)環(huán)境中。辦公以太網(wǎng)主要針對基礎(chǔ)層次的使用,而工業(yè)以太網(wǎng)則可能用于多種層次,以及任務(wù)更加繁重的環(huán)境。


工業(yè)以太網(wǎng)更適合用于解決工廠噪聲問題,滿足工廠工藝需求,應(yīng)對更加嚴(yán)苛的環(huán)境,甚至更好地應(yīng)對工廠內(nèi)的數(shù)據(jù)沖突問題。


工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)采用的線路和連接器也跟傳統(tǒng)的不同。例如,Real Time Automation公司表示,工業(yè)配置中使用的連接器并非是基本的咬合鎖定類型。因為環(huán)境更加嚴(yán)苛,所以需要更加堅固的鎖定類型。重負荷應(yīng)用也經(jīng)常需要使用密封式連接器。


此外,商用或辦公以太網(wǎng)和工業(yè)以太網(wǎng)采用的線纜也不同。比起常規(guī)的以太網(wǎng)電纜,輕型工業(yè)電纜的護套質(zhì)量可能更好。此外,正如所預(yù)期的,重負荷電纜的護套及其使用的金屬也能提升品質(zhì),讓它更加耐用。


在定義工業(yè)以太網(wǎng)和以太網(wǎng)相區(qū)分時,確定性是一個重要因素。標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)本身不具有確定性,但工業(yè)環(huán)境需要確定性。它們需要在特定時間發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包,且它們需要保證數(shù)據(jù)每一次都成功發(fā)送。這是因為在工業(yè)配置中,設(shè)備之間的數(shù)據(jù)丟失或數(shù)據(jù)延遲都會造成災(zāi)難性后果—例如,生產(chǎn)流程中的重大問題。公司在選擇部署哪種類型的以太網(wǎng)時,這種實時信息傳輸通常會起到相當(dāng)大的決定作用。公司需要評估自身的特定需求,然后確定適合其組織使用的以太網(wǎng)解決方案。



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