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工业以太网市场潜力无限 |
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| http://cn.newmaker.com
4/13/2006 12:20:00 PM
现代制造
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施耐德电气中国公司 新产品发展经理华镕先生：施耐德电气是工业以太网的坚定支持者，也是极力推荐者和使用者，早在1998年，国内很多厂商正在极力推广现场总线的时候，施耐德已经在各种展览会和介绍会上，演讲ModbusTCP和基于因特网、Web技术的“透明工厂”的解决方案了。
8年的时间飞速而过，我们可喜地看到：越来越多的用户、厂商、集成商在使用带以太网接口的产品，随着以太网设备（集线器、交换机、收发器等）的价格走低（每年约下降10％～15％），以太网方案会有更大的市场。
“一网到底”并非神话，而是实实在在的解决方案，比如施耐德电气已经提供了从上至下的以太网方案。但对用户来说，满足他们的需求未必就一定要一个单一的统一网络实现。用户不希望在所有的项目中，使用同一厂家的产品；同时，为了保护已有的用户投资，也没必要使用同一种网络；这就有了不同网络的互连问题。目前有很多厂商提供不同网络的连接解决方案，例如施耐德也提供从Modbus和Modbus＋到以太网的网关产品，就是要满足用户的这类需求。
最近几年，各个厂商在工业以太网上做了巨大的投资和研发，已经取得了重要成果，比如：IEC已经通过了14种推荐的工业以太网标准。所以，用户可以按照自己的要求，选择不同的以太网协议和相关的产品，而且不同的以太网产品可以在同一个以太网上共存。
现场总线和工业以太网将并存多年
罗克韦尔自动化 CIP工业网络工程师何华先生：将以太网用于工业场合已经走过了十几年的历程，罗克韦尔自动化是第一个将以太网用于工业场合的自动化公司。据ARC的统计，2004年，EtherNet/IP在工业以太网的市场占有率为25.4%，领先于其他众多工业以太网。EtherNet/IP现在已经是比较成熟的工业以太网，它基于标准TCP/IP以太网和通用工业协议（CIP）来解决实时性、功能安全、确定性和稳定性。例如，通过CIP Safety来解决网络的功能安全，通过CIP Sync来解决网络设备的时间同步（正负100 ns），通过CIP Motion来满足更高实时要求的分布式伺服控制，并且，结合成熟的以太网络安全技术和系统来构筑EtherNet/IP的网络安全。罗克韦尔自动化也在不断发展和提供整体的信息安全解决方案。
工业以太网在一些行业的应用上已经真正实现了一网到底，但对于另一些行业，现场总线和工业以太网将会并存多年。网络故障的快速恢复、本质安全等问题依然是制约以太网全面应用的主要障碍，相信随着技术的进步，工业以太网将有着更广泛的应用，并为用户提供更多价值。
由于工业以太网的众多优点，特别是IT的无缝集成以及传统现场总线无法比拟的带宽，工业以太网在未来的5年估计将会有每年30％～40％的复合增长率。在中国市场，也将会有更大的增长率，但是实现这个增长可能会比全球推迟2～3年，在最初的2～3年也可能会有20％以上的增长。
工业以太网走入实际应用
安徽金隆铜业有限公司工务部部长王习庆先生：我认为工业以太网技术的优势体现在：应用广泛；成本低廉，目前，其网卡的价格只有CONTROLNET等专用网卡的十分之一或更低；通信速率高；软硬件资源丰富；可持续性强，人们已自然地接受以太网这种通信方式，由此会吸引大量的技术投入，也就保证了以太网技术会得到更加快速和持续的发展；兼容性好；工控厂家的广泛支持和应用。由于以上原因和技术进步，无论是国外知名的DCS厂商还是PLC厂商，出于各方面的因素的考虑，都纷纷推出了各自的工业以太网产品和网络体系，以适应市场需求；并且也在技术上加以改进，以使其适应工业控制方面的要求。
另一方面，工业以太网技术的不足在于：缺乏统一的工业以太网硬件标准，在工业以太网线缆，接插件等方面均无统一标准；无统一的工控的应用层协议，由于以太网技术规范只定义了物理层和数据链路层，在其上的网络层和传输层协议，目前以TCP/IP协议为主。
而在与用户应用程序接口的应用层协议中，数据结构等特性不适应工控的实时通信。因此，还要有个统一的应用层规范；实时性控制，虽然目前以太网的发展取得了本质的飞跃，产生了高速（100M）和千兆以太网，并且广泛采用交换机和全双工、信息优先级等技术来避免冲突和碰撞，改进容错技术等。但在应用过程中，还是要求谨慎地控制和核算系统的负荷，应控制在25%以下，以保证系统的可靠性。
作为有色金属行业企业，我认为国内用户采用以太网技术应有以下考核指标：
● 产品的适应能力，主要是产品能否适应工业控制场所的各种环境，如粉尘、温度、污染、电磁干扰等，以及灵活多样的安装形式。
● 系统的可靠性，主要是通信过程中对数据传输的实时性、有效性和容错能力。
● 系统的兼容性，指与其他厂家或通用以太网之间能否实现数据通信，从而最大限度地发挥以太网的优势。
系统的安全性，作为工业产品由于其具有较强的通用性，同时也就不可避免地要充分考虑网络系统的安全，增加防护措施。
系统实时监控，由于负荷对系统的可靠和安全影响很大，因而对其进行实时监控就十分重要，也便于解决通信中的其他问题。
我公司在采购自动化设备时，已经非常重视与以太网的兼容性。其中绝大多数已具备以太网通信接口，并且也有很多实际应用，主要是在监控层和生产管理信息化部分。其种类有DCS、PLC、PROFACE等，主要品牌有AB、GE、SIEMENS、HONEYWELL、PHOENIX等。
如何实现“一网到底”
赫思曼电子（上海）有限公司 自动化网络解决方案部胡俊博士：从长远角度来看，一网到底是一种趋势。目前在工厂网络的各个层次也都朝向以太网这个统一的平台——以太网发展，但是在各层之间的连接往往通过采用PC、PLC或其他专用设备作为网关加以实现，而这些网关造成了同质网络之间的相互隔离，从而使从上到下完全透明的工厂网络成为一种理想。
如果需要实现一网到底，需要解决三个问题：
首先是应用层协议的统一。目前不少人认为工业以太网的应用层协议将来的发展可能会是多个标准的集合，就像现场总线国际标准一样。但是对于一个企业，它可以指定惟一一种标准协议，在此基础上实现一网到底。
第二，一网到底需要做到实时域与非实时域的隔离；一网到底意味着企业网络与工业网络直接连接，企业网络对实时性的要求不高，而工业网络有比较高的要求，甚至专用的实时协议还包括一些特别的报文。为了保证实时域与非实时域之间、一个实时域和另一个实时域之间不相互干扰，必须对实时域与非实时域进行隔离。比如一个PowerLINK的实时网络在连接到上一级网络时必须采用EPL网关，这个网关对于以太网协议是透明的，只是将实时报文和同步信息限制在实时域中。
第三，一网到底必须考虑网络安全。在工业网络与企业网络之间、在有线网络和无线网络之间、企业网络和INTERNET之间必须采用防火墙。赫思曼公司从2004年就推出了七层解析的完全状态工业级防火墙，该防火墙已经增加了卡巴斯基防病毒引擎，2005年已经在扬子BASF安装了21台，满足了需要“一网到底”的企业对于安全性方面的要求。
“一网到底”并非遥不可及
研华工业自动化事业群工业通信产品经理邓敏女士：目前看来，要实现企业真正的工业以太网“一网到底”，确实存在一定的障碍，比如实时性，以太网存在实时数据和非实时数据竞争网络资源的情况，但是随着以太网交换机的引入、合适的调度策略的应用，一定程度上缓解了这种现象并可能最终得到解决。还有多播的问题，目前也有公司开发了一些协议，比如CGMP(思科组管理协议) 、IGMP Snooping(互联网组管理协议窃听)和GMRP(GARP多播注册协议)，来解决此问题。
除了以上提到的技术层面的问题，更加现实的是现有底层智能仪器仪表的开发或者改进，使之能够支持以太网接口和TCP/IP协议。以太网在工厂底层的应用，依赖于大量支持以太网接口和TCP/IP协议的底层智能仪表的出现。它们主要完成对现场设备的工作和状态参数的采集，并通过网络接口与高层网络进行通信，除此之外，还应支持HTTP、FTP和工业以太网应用层协议等，以便通过互联网和企业网对设备进行监控和管理。
由于目前企业内传统仪器仪表占绝大多数，这也是“一网到底”的瓶颈之一，一些公司已经开发出以太网接口模块，比如研华公司的工业通信产品线中的端口服务器系列如ADAM-457×/EDG-450×可以把支持串行通信的传统设备直接连入以太网;除了支持虚拟串口传输方式，还支持TCP/IP协议。
我相信随着工业以太网技术问题的逐步得到解决，企业的现场设备和仪表支持以太网接口和TCP/IP协议的改造成功，“一网到底”似乎并不是一个遥远的梦。
最后，工业以太网产品必须与其他联网设备集成才能真正发挥技术优势，已经有一些大厂商在着手推出“工业联网解决方案”，研华公司作为知名专业的工控企业，提出了“Connect to the eWorld”以及“Ethernet links anywhere”的工业设备联网解决方案。
我看工业以太网
MOXA华东区工业以太网业务主管马锋先生：我们今天可以看到许多在两三年前按兵不动的厂商已经纷纷推出自己的工业以太网产品，如西门子、Phoenix Contact等。据业内著名的市场调查公司美国ARC Group针对国内工业以太网市场提供的报告称，2002 ～2007年间，每年的工业网络接口递增率高达84%！而2003～2008年间，与工业以太网紧密相关的DCS产品和PLC产品的市场容量年增长率分别高达15%和14%。可以说在2004年以前，国内工业以太网的市场还处于开发初期，其概念和产品对国内用户来讲还是一个新鲜事物，用户对产品的选择相对保守。在进入2004年以后，用户渡过了最初的接触期，对此类概念已逐步了解掌握，对产品及方案的选择趋于多样。而在进入2006年以后，整个市场步入了快车道，将呈现出更快速增长，我个人预计这种增长有可能是井喷式的增长。
有人称工业以太网是个万能胶，我觉得很形象。因为它几乎在每一类工业领域都有涉足：电力、交通、石化、冶金、安防、水处理等等。未来国内工业以太网市场的应用前景将更加广阔，许多以前从未涉足的相对保守的领域内也将看到工业以太网的身影。
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