云工控科技 工业以太网在工业领域中的优势体现在哪里
贺战
[摘 要]工业以太网随着科技的快速发展，在其工业操控领域发挥极其重要的作用，并且已经成为自动化控制系统与网络应用技术的结合现代化技术。本文针对于冶金自动化系统中工业以太网的技术优势与应用进行了进一步探究，对工业以太网的特征、工作原理、TCP/IP协议的使用以及冶金自动化系统中工业以太网的技术优势给出了指导与建议。
[关键词]冶金自动化;工业以太网;自动化系统;TCP/IP
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）27-0392-01
目前，我国工业转型正处于重要时期，已经进入到了工业4.0时代。新时代的冶金工业就需要有新的产业模式，将产业结构与技术进行全方位的升级。在这种改革的背景之下，冶金工业开始大规模使用以太网，并随着科技的日渐发展与成熟，进行全方位的数字化与自动化的变革。冶金自动化系统经过对搭载计算机软件的运行，能够实现全程自动化控制金属冶炼自动化，利用接入TCP协议信息传输协议信息，对设备发送指令，同时在自动化中使用TCP/IP协议。
一、工业以太网的特征
（一）实时性与确定性
由于以太网技术的高速发展，现在已经将以太网的不确定性带来的问题得到了很好的解决。首先，以太网的通信速率大幅度增强，这就意味着在数据等同的吞吐量情况下，通信速率提升的同时，减小了网络传输的延时，也就是说网络碰撞机率大幅度下降。【1】其次，将原有的总线型结构变革为星型网络拓扑结构，利用交换机将网络分割成不同的网段，交换机的存储、转发功能使不同的端口之间数据帧在输入和输出的同时得到缓冲，不会发生碰撞。与此同时，交换机还会利用传输数据过滤，使传输数据仅限于本地的网段节点内进行传输，不会在经过主干网，也不占用带宽，使网络承载的负荷降低。最后，全双工通信在双绞线上进行同时接收和传输报文帧，并且不会发生任何冲突。所以，通过使用全双工通信与交换式集线器，网络上不会发生冲突和碰撞，将以太网的实时性和确定性有所提升。
（二）稳定性与可靠性
以太网在控制方面一个比较主要的问题就是，所使用的集线器、交换机等都是商业设计，这种产品不能用在有可靠性要求高的工业环境中，在环境相对恶劣的工业环境中，需要特殊设计以太网。除此之外，在使用中，主干网可以使用光纤进行传输，利用双绞线屏蔽进行现场设备的连接，比较重要的网段要使用网络冗余技术，这样可以有效的提升网络的超高稳定性和抗干扰性。
二、 以太网的工作原理
（一）以太网的工作原理
（1）以太网在工业生产中使用的方式不同于其它的网络技术，工业需要高强度的传输速率，以确保抗干扰性强、没有故障发生，同时还要维修方便。工业以太网的检修模式只在在普通的互联网检修方式上利用工业生产的特征将其进行整改。
（2）工业以太网会在很短的时间内将大量的数据进行传输，为了保障好数据的安全性与准确性，需将以太网接入自动化系统控制中，不但要使数据的传输速度提升，还要确保指令自动集的失真率控制在一定的范围之中，通过网络节点对系统实现工作分配，使设备自动控制。
（二）ISO/OSI模型
工业以太网利用ISO/OSI模型，在相关数据的物理层以及路层对技术进行规范，以太网使用TCP/IP协议，将俩种协议相结合，使总线应用层的协议得到了有机结合，形成了功能强大的工业以太网专属的协议。
三、 TCP/IP协议的使用
（一）运行方式
（1） 在此协议中，核心协议是网络层中的IP，同时还会将其它的协议进行提供，其中包括ARP、RARP协议等。网络层的主要功能包括，将传输层的发送分组请求进行及时处理，也就是将数据包组装传输至网络接口，将数据包进行处理输入、转发、抽分组。【2】对差错和报文控制进行处理，包括对流量、路由的控制等。传输层的最大作用是提供通信服务，有两个协议，数据包协议和传输控制协议。数据包协议是提高服务效率的，应用在传输较少的报文中，不会提供比较可靠的措施，应用UDP的程序使自身完成操作。传输控制协议是提供给较高可靠的传输数据服务，应用于传输大量的报文，并对可靠性有保障。
（2） 冶金自动化系统中将TCP/IP接入，符合国际互联网新规范。自动化系统是由三部分组成的，自动化设备端、自动化操作端、自动化信息反馈设备。三者是分层级的组合模式，信息在三者间进行自由传输。利用以太网的接入，极大的提升了生产的效率，减小了设备维护费用，使自动化系统具有自我检测与诊断的能力，装配的过程简单化，最大程度的降低了由于数据线过多导致的安装不便与检修的问题。
（二）接入以太网的案例分析
冶金自动化系统已经在各大企业开始广泛应用，下面简单介绍一个实际应用案例。在九十年代初，美国有一家高强度的钢铁制造公司叫荣克莱尔，通过使用自动化控制系统PMD-6/50的冶金自动化系统，紧跟生产发展的脚步，改变了曾经自动化处理系统不能控制网络传输的能力，将处理控制信号高效的完成了，还改变了DH+万罗传输效率不能与生产速率相匹配的问题，极大的降低了实际生产中故障的发生。为了更好的实现生产的效率，减少信号在网络传输的过程中对自动化系统产生影响，全面实行了工业以太网的接入，从此自动化控制系统变得高效、安全且稳定。罗克韦尔公司设计制造的冶金自动化系统使荣克莱尔公司在最短的时间内升级了生产设备，处理了大量的信息。
四、 冶金自动化系统将工业以太网接入的技术优势
（一）工业以太网的技术定义
工业以太网，通常来说是技术以太网和商用以太网合并兼容，但在实际产品设计中，材料的选择上、产品的实用性、可操作性等都要立足于工业现场的实际需要。
（二）工业以太网的技术优势
在工业以太网的广泛使用中，应用在实际的生产情况说明了使用以太网控制的自动化系统运行非常安全、稳定，并且能够以相当高的传送速度发送指令，几乎不会出现系统发生操作失误的现象。通过利用接入工业以太网的技术，将生产所需的流程控制的更加顺利流畅，提升了生产效率，改变了以往生产的信号控制传输模式发生的各种故障。
结束语：
目前。我国的工业已经广泛开始使用自动化系统，其中包括管理资源层，制造执行层并且在工业控制现场也开始直接进行应用。以太网将在我国的自动化系统与企业现场设备之间的信息集成与互联网中起到至关重要的作用。通过以太网展示出来的优势与特征，将以太网使用在控制设备层，因此被评价为进行网络操控的绝佳解决措施，工业以太网也成为了主流应用技术。
参考文献：
[1] 王晓凤.冶金自动化系统中工业以太网的技术优势与应用[J]. 山东工业技术，2016，06：24.
[2] 杨海峰.冶金自动化系统中工业以太网的技术优势与应用[J]. 科技创新导报，2013，11：51.
