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摘 要：在迅速发展的以太网技术背景下，工业以太网发挥着越来越重要的作用，并且扮演了越来越重要的角色。在自动化信息网络技术和自动化控制技术相结合的现代自动化设备中，工业以太网已经成长为标示性的技术。该文以此展开分析探讨，从多个角度展开深入研究，对于以太网技术的特点和冶金工业控制领域里的应用进行了有效的分析，
关键词：工业以太网 冶金自动化 现场总线
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1674-098x（2013）4（b）-0051-01
在需求日益多元化的今天，工业以太网得到了广泛的应用。绝大多数的情况下，要对于系统专门设计的实时控制系统进行专门的控制，就需要对于现场总线系统进行应用。其中，它们使用的应用程序都需要靠自己来完成可靠性操作，基本上不需更多的可靠性保证措施，只需TCP协议即可，数据传送服务的可靠和稳定保证都靠其实现，一般以用于传送大量报文为主，还要为可靠的保证做大量复杂而繁琐的工作。到达主机以发送的顺序为依据，在得到接收者确认之后保证投递成功，这也是报文的主要的工作方式、流程和程序所在。采用超时重发、三次握手、滑动窗口等保证报文的传输可靠，从而依据它们到达的顺序，来完成到达主机的传输过程。
普遍情况下，可以利用应用层为以太网协议操作的可靠性提供支持，如Talk和TCP/IP等。这些协议中，TCP/IP是最受到重视和支持的，也是Internet协议的一种。
1 工业控制领域的应用中的TCP/IP以太网
1.1 以太网基于TCP/IP技术
工业以太网是新标准下的自动化网络体系，包括设备层、控制层和信息层共同形成。一般情况下采用三层网络结构。在这个体系中，数据可以实现双方向的流动，而且在层和层间数据可以实现交换，在具体的实现中，可能会有每层之间层叠等现象出现。通过这类有效手段，能够对高性能的相关要求加以满足，使整体所需的费用有效降低，可以将网络和设备的诊断及检测能力有效提高，使安装或接线等复杂要求有效减少。
1.2 对于工业以太网进行应用的实际案例分析
1.2.1 案例介绍
美国的罗克韦尔自动化公司设计的产品，即在酒钢烧结厂的控制系统中，运用的主机是可以进行编程的控制器PLC-5/40系统，在20世纪的90年代即在实际生产中投入到使用过程中。随着生产过程中对于相关工艺要求的提高，对于网络的处理信息速度也提出了更高的要求，信号的数量也急剧增加。现有的DH+网络已经无法满足生产过程中对于信号传输的相关要求，导致控制系统在生产过程中多次出现误动，而且故障发生频率极高，极大的影响了生产过程中设备运行的稳定性，给生产工作带来了严重的延误，造成了巨大的经济损失。如果要提高信息传输的速率，就需要工业以太网取代现有的DH+网进行采用。
1.2.2 硬件系统配置解析
采用1785-L40E/F型号的处理器，对于远程适配器（扩展单元）来说，1771-ASB就能进行很好的适应；另外，还需要采用1771-P7电源模板和1771-IMD数字输入模块。
2 工业以太网解析
2.1 工业以太网
在工业生产过程中使用的以太网，相较于商用的以太网而言在技术上具有兼容性，只是在对产品进行设计时，以工业生产的现场需要为导向，对于产品强度、实时性、可靠性、材料选取、产品适用性、对干扰的抗性和可操作性方面要求更严，甚至在本质安全方面也更能符合相关的要求。
2.2 对于工业以太网的特性进行分析
2.2.1 工业以太网的实时性及确定性
以太网技术的快速发展使其非确定性和应用的解决已经得以彻底实现。目前，通过工业以太网展开的通信，其速率已经能够实现10G与1000M，在相同的数据处理数量条件下，提高通信的速度，可以在很大程度上减轻网络的负荷，降低传输过程中的延时，极大的减小网络传输过程中发生的信息碰撞概率。将总线型的结构用星型的网络拓扑结构加以取代，可以利用交换机将网络切割为一定数量的网段。工业以太网中的交换机因为本身的存储数据、转发数据的能力，可以在不同端口之间实现数据的输入与输出，并保证数据帧能具有必须的缓冲，避免碰撞事故的发生。交换机在传输网络数据时，还可以对数据进行适当的过滤，保证网段间的节点中数据传输区域的限制，使其不需经由主干网络，不需对其他网段宽带加以占用，从而大幅度降低主干网络及各网段的负荷。
2.2.2 工业以太网的可靠性和运行的稳定性
在工业生产中使用的以太网，对于各生产工艺进行控制过程所涉及到的各种构件，包括交换机、接插件、电缆和集线器等都是在商业以太网中加以设计的，这是工业以太网需要面对的另外一个重要问题所在。在工业生产的现场环境较为恶劣时，如果对于稳定性和可靠性的要求较高，那么商用的网络产品则坚决不能采用，需要在详细掌握工业生产现场的环境和条件的基础上，对工业以太网进行相应的、针对性的专门设计。
2.3 工业以太网协议
要很好的对工业以太网的数据传输过程加以完善，对于工业生产的过程准确而高效的自动控制进行更好的实现，将是工业自动化网络控制系统的主要特征所在。除了要对数据传输的过程进行完善外，还要根据传送的指令或者数据，使之能够自动执行相应的操作或控制，通过诸多节点加以协调，准确的完成自动控制工作。在ISO/OSI的通信模型中，只是在其数据链的路层及物理层中对相关技术规范加以反映，而在工业以太网的传输层及网络层使用协议中，主要的还是TCP/IP协议。这一协议的使用，可以和原始的低速现场的总线应用层协议有机结合，组成了具有强大功能的工业以太网专用协议。
2.4 应用效果分析
在实际生产运行一段时间后，改造后的工业以太网运行状况非常良好，因为高达10M的传输速率，对比DH+的传输速率，具有极为明显的使用优势，通过这一平台，监控画面可以更为顺畅快捷的运行。过去的较慢的网络速度导致的误动或故障将可以得到有效的屏蔽，同时可以促使信息化的管理水平在很大程度上得以调高，为后续的工业数据交换工作的开展提供了有力支撑。
参考文献
[1] 陈在平，岳有军.工业控制网络与现场总线技术[M].北京：机械工业出版社，2006.
[2] 张浩，谭克勤，朱守云.现场总线与工业以太网络应用技术手册（第二册）[M].上海：上海科学技术出版社，2004.
[3] 谢希仁.计算机网络[M].4版.北京：电子工业出版社，2003.
关键词：工业以太网 冶金自动化 现场总线
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1674-098x（2013）4（b）-0051-01
在需求日益多元化的今天，工业以太网得到了广泛的应用。绝大多数的情况下，要对于系统专门设计的实时控制系统进行专门的控制，就需要对于现场总线系统进行应用。其中，它们使用的应用程序都需要靠自己来完成可靠性操作，基本上不需更多的可靠性保证措施，只需TCP协议即可，数据传送服务的可靠和稳定保证都靠其实现，一般以用于传送大量报文为主，还要为可靠的保证做大量复杂而繁琐的工作。到达主机以发送的顺序为依据，在得到接收者确认之后保证投递成功，这也是报文的主要的工作方式、流程和程序所在。采用超时重发、三次握手、滑动窗口等保证报文的传输可靠，从而依据它们到达的顺序，来完成到达主机的传输过程。
普遍情况下，可以利用应用层为以太网协议操作的可靠性提供支持，如Talk和TCP/IP等。这些协议中，TCP/IP是最受到重视和支持的，也是Internet协议的一种。
1 工业控制领域的应用中的TCP/IP以太网
1.1 以太网基于TCP/IP技术
工业以太网是新标准下的自动化网络体系，包括设备层、控制层和信息层共同形成。一般情况下采用三层网络结构。在这个体系中，数据可以实现双方向的流动，而且在层和层间数据可以实现交换，在具体的实现中，可能会有每层之间层叠等现象出现。通过这类有效手段，能够对高性能的相关要求加以满足，使整体所需的费用有效降低，可以将网络和设备的诊断及检测能力有效提高，使安装或接线等复杂要求有效减少。
1.2 对于工业以太网进行应用的实际案例分析
1.2.1 案例介绍
美国的罗克韦尔自动化公司设计的产品，即在酒钢烧结厂的控制系统中，运用的主机是可以进行编程的控制器PLC-5/40系统，在20世纪的90年代即在实际生产中投入到使用过程中。随着生产过程中对于相关工艺要求的提高，对于网络的处理信息速度也提出了更高的要求，信号的数量也急剧增加。现有的DH+网络已经无法满足生产过程中对于信号传输的相关要求，导致控制系统在生产过程中多次出现误动，而且故障发生频率极高，极大的影响了生产过程中设备运行的稳定性，给生产工作带来了严重的延误，造成了巨大的经济损失。如果要提高信息传输的速率，就需要工业以太网取代现有的DH+网进行采用。
1.2.2 硬件系统配置解析
采用1785-L40E/F型号的处理器，对于远程适配器（扩展单元）来说，1771-ASB就能进行很好的适应；另外，还需要采用1771-P7电源模板和1771-IMD数字输入模块。
2 工业以太网解析
2.1 工业以太网
在工业生产过程中使用的以太网，相较于商用的以太网而言在技术上具有兼容性，只是在对产品进行设计时，以工业生产的现场需要为导向，对于产品强度、实时性、可靠性、材料选取、产品适用性、对干扰的抗性和可操作性方面要求更严，甚至在本质安全方面也更能符合相关的要求。
2.2 对于工业以太网的特性进行分析
2.2.1 工业以太网的实时性及确定性
以太网技术的快速发展使其非确定性和应用的解决已经得以彻底实现。目前，通过工业以太网展开的通信，其速率已经能够实现10G与1000M，在相同的数据处理数量条件下，提高通信的速度，可以在很大程度上减轻网络的负荷，降低传输过程中的延时，极大的减小网络传输过程中发生的信息碰撞概率。将总线型的结构用星型的网络拓扑结构加以取代，可以利用交换机将网络切割为一定数量的网段。工业以太网中的交换机因为本身的存储数据、转发数据的能力，可以在不同端口之间实现数据的输入与输出，并保证数据帧能具有必须的缓冲，避免碰撞事故的发生。交换机在传输网络数据时，还可以对数据进行适当的过滤，保证网段间的节点中数据传输区域的限制，使其不需经由主干网络，不需对其他网段宽带加以占用，从而大幅度降低主干网络及各网段的负荷。
2.2.2 工业以太网的可靠性和运行的稳定性
在工业生产中使用的以太网，对于各生产工艺进行控制过程所涉及到的各种构件，包括交换机、接插件、电缆和集线器等都是在商业以太网中加以设计的，这是工业以太网需要面对的另外一个重要问题所在。在工业生产的现场环境较为恶劣时，如果对于稳定性和可靠性的要求较高，那么商用的网络产品则坚决不能采用，需要在详细掌握工业生产现场的环境和条件的基础上，对工业以太网进行相应的、针对性的专门设计。
2.3 工业以太网协议
要很好的对工业以太网的数据传输过程加以完善，对于工业生产的过程准确而高效的自动控制进行更好的实现，将是工业自动化网络控制系统的主要特征所在。除了要对数据传输的过程进行完善外，还要根据传送的指令或者数据，使之能够自动执行相应的操作或控制，通过诸多节点加以协调，准确的完成自动控制工作。在ISO/OSI的通信模型中，只是在其数据链的路层及物理层中对相关技术规范加以反映，而在工业以太网的传输层及网络层使用协议中，主要的还是TCP/IP协议。这一协议的使用，可以和原始的低速现场的总线应用层协议有机结合，组成了具有强大功能的工业以太网专用协议。
2.4 应用效果分析
在实际生产运行一段时间后，改造后的工业以太网运行状况非常良好，因为高达10M的传输速率，对比DH+的传输速率，具有极为明显的使用优势，通过这一平台，监控画面可以更为顺畅快捷的运行。过去的较慢的网络速度导致的误动或故障将可以得到有效的屏蔽，同时可以促使信息化的管理水平在很大程度上得以调高，为后续的工业数据交换工作的开展提供了有力支撑。
参考文献
[1] 陈在平，岳有军.工业控制网络与现场总线技术[M].北京：机械工业出版社，2006.
[2] 张浩，谭克勤，朱守云.现场总线与工业以太网络应用技术手册（第二册）[M].上海：上海科学技术出版社，2004.
[3] 谢希仁.计算机网络[M].4版.北京：电子工业出版社，2003.