EtherNet现在进行时.doc

EtherNet/IP Ethernet/IP是一个面向工业自动化应用的工业应用层协议。它建立在标准TCP/IP协议之上，利用固定的以太网硬件和软件，为配置、访问和控制工业自动化设备定义了一个应用层协议。 Ethernet/IP技术 Ethernet/IP以特殊的方式将以太网节点分成预定义的设备类型。Ethernet/IP应用层协议是基于控制和信息协议（CIP）层的，提供了从工业楼层到企业网络的一整套无缝整合系统。Ethernet/IP使用所有传统的以太网协议，构建于标准以太网技术之上，这意味着Ethernet/IP可以和现在所有的标准以太网设备透明衔接工作。更重要的是，将Ethernet/IP建立在一个标准的以太网技术平台上，保证了前者会随着后者技术的发展而进一步发展。支持Ethernet/IP的团体正致力于编制一个综合的稳固的标准，Ethernet/IP上的工作正由多个经销商参与，包括定制规格以及在经认证的测试实验室进行全面的综合测试。 工厂现场的工业化连通性 传统的连接设备在典型办公室环境下向用户提供数年的服务保证。然而，将同样的铜缆或是光纤连接器暴露于极端条件下，其性能和可靠性都会下降，最终用户须支付价格高昂的维护费用以排除故障和更换配件。一种新的连接器，它被专门设计用以在恶劣环境下构建一个坚固的以太网连接，比先前的连接器更坚韧、更强壮、更具抵御力。这个新接口被普遍认为是“工业连接器”，其应用不仅局限于制造业。这种连接器被设计用以经受最为恶劣工业环境的考验。 工业连接器解决方案已经诞生 西蒙公司已开发出一种满足所有TIA和IEC草案标准要求的工业用RJ-45连接器，并被ODVA组织所认可。西蒙工业MAX插座和插头能够提供对极端环境非常有效的抵御力。 西蒙的工业解决方案主要以一种密封RJ-45插头和插座的方式达到IP 67的等级评定。插头的外部有一个独特的刺刀式耦合螺母，通过简单的四分之一圈旋转与插座外壳啮合。RJ45插头和插座满足增强5类要求，可在现场安装，并可现场组装合适长度的跳线。配对啮合的形式可阻止湿气或是直接接触液体带来的影响。此外，这种形式又可通过保持插头对插座的相对位置来抵御震动给插座导体引脚造成的损害。西蒙工业MAX设计中采用了对化学制品抵御力较强的材料，比传统连接器有更大适应范围的操作温度。最后，对于高EMI环境，西蒙提供了屏蔽型（ScTP）工业连接器，连接件同时具有高屏蔽效率和低传输阻抗，来保护数据信号从水平电缆传输至设备跳线。 安装上的挑战 实施安装Ethernet/IP并非没有挑战。一个普遍的问题是缺乏既有IT基础又了解自动化控制网络的受训工程人员。自控队伍和IT人员必须协同工作以安装和实施一个Ethernet/IP系统。合理的网络配置是第二个挑战，一旦被正确安装，Ethernet/IP基本不需要维护。EtherNet/IP现在进行时作者：龚淑娟TCP/IP与CIP的联姻 众所周知，开放性、互联互通性是自动化厂商与IT厂商的共同目标，使用标准TCP/IP以太网将有利于自动化厂商与IT厂商的合作和整合，有利于为用户提供真正意义上的完整解决方案。 很多人可能都听说过或者使用过ControlNet（IEC61158）和DeviceNet（国际标准也是中国国家标准GB/T 1858.3），实际上这两种工业网络在应用层都采用了CIP（通用工业协议），CIP与标准TCP/IP EtherNet相结合产生了全新的EtherNet/IP（IEC61158/ IEC61784）。与传统工业网络相比，EtherNet/IP从使用简单、维护简单、功能全面和成本降低等各方面对于广大工业用户都有着深远的意义。 EtherNet/IP满足从高精度时间同步（100ns）、分布式伺服控制、离散控制、过程控制到安全系统等所有工业应用要求，并支持现场和远程监视、诊断和组态；当然，EtherNet/IP产品也可使用其他标准TCP/IP 以太网上的服务如HTTP、SNMP等，这意味着工业自动化和企业信息系统更直接的集成，比如无须附加编程就可方便地通过网页浏览器来组态、诊断并监视工厂设备。此外，EtherNet/IP还从EMC、安装防护等级各方面作出规定，保证EtherNet/IP产品的严格工业环境适应性。 统一的CIP保证了EtherNet/IP、ControlNet和DeviceNet可以无缝集成，用户无须进行额外的编程，即可直接从任意一点访问、组建并维护不同网络中的任意设备,并且，CIP内秉的“路由”技术可以让EtherNet/IP实现工厂里采用不同协议的其他工业现场总线或网络互连互通，使所有设备都进行沟通，最大限度地保护用户投资和节约系统升级成本。 标准TCP/IP以太网技术的完全开放意味着EtherNet/IP产品供应商可以自由、自主地选择全球范围内任何公司的符合工业等级要求的标准TCP/IP 以太网ASIC进行开发和生产。也就是说，在EtherNet/IP产品的开发和制造过程中，中国自动控制产品供应商和全球范围内其他EtherNet/IP产品供应商完全站在同一条起跑线上。考虑到中国企业在人才和成本上的优势，EtherNet/IP对于中国自动控制产品供应商将有着特别重要的意义。 EtherNet/IP由两个重要的国际组织ODVA和ControlNet International共同推出，并已得到了全球近百家供应商的支持，目前已有上百种EtherNet/IP产品可供用户选择，包括过程控制器、PLC、I/O、变频器、软启动器、视觉产品、条码扫描设备、称重设备、电力智能监控单元、过程总线FF链接设备、交换机和连接设备等。EtherNet/IP已广泛应用于汽车、食品饮料、电力、水处理、采矿和轮胎等各个行业，有超过70万个安装节点。 通用汽车的实施计划 在汽车行业，美国通用汽车是最典型的一个例子。2003年第四季度，美国通用汽车公司就已宣布了它的“EtherNet/IP网络实施方案”，计划将这种标准化的工业以太网在其全球范围内的生产车间中推广。这一实施方案涉及通用汽车公司在非洲、欧洲、拉丁美州、北美州和中东地区的近60家工厂。在通用的网络平台中，必须支持车体成型、总装、金属预制件加工等系统的联合运作。 对于通用汽车公司来说，如何提高产品质量是他们首先考虑的问题，其他的问题还包括： * 为80%以上的应用项目提供统一的解决方案 * 针对具体的应用项目，能够提供所需的特殊功能 * 开放的通信协议，在全球范围内有众多供应商 * 实现全球一致的产品测试 通用汽车公司希望能够通过采用标准化的开放式网络使他们在装配厂的设计和运作上高度一致，而不用考虑具体设备的生产厂家。“为了实现这一目的，我们所需要的以太网必须是一个开放的网络，不仅能够进行实时数据交换，而且还可以采用标准的设备构建网络”，通用汽车公司雇员培训工程师Gary Workman先生认为“基于EtherNet/IP网络的解决方案毫无疑问地满足了这些苛刻的要求。”除此之外，EtherNet/IP网络能够与DeviceNet网络实现无缝集成，而DeviceNet则是通用汽车公司在北美地区首选的设备层网络。 EtherNet/IP网络不仅能够为通用汽车公司的控制器、机器人、过程控制设备提供实时通信数据，而且还能够为更高一层的商务系统提供相关信息。作为EtherNet/IP网络的应用层协议CIP协议也在不断发展，并且已经将通用汽车公司所需的一体化安全与同步功能纳入其长期发展计划中。根据IEC 61508标准，TV对CIP Safety(tm)安全协议进行了认证，结果表明该协议符合SIL3安全等级要求。因此，用户可以将他们所需的安全设备和网络集成到标准的EtherNet/IP网络中。由于安全协议只存在于终端节点，所以控制设备和安全设备能够在同一网络中共存，两者的功能也不会相互干扰。同样，一个安全设备也可以支持控制和安全保护功能。 通用汽车公司还希望基于CIP协议的网络设备能够提供时间同步功能，用于顺序事件记录、分布式运动控制以及其它需要协同控制的应用项目。EtherNet/IP网络采用了名为“CIP Sync(tm)”的时间同步方法，该方法应用了最新推出的IEEE 1588标准网络仪表及控制系统精确时钟同步协议。 在常规的100Mbps以太网及交换式架构下，这种方法可以实现两个设备500ns以内的时间同步精度。与传统的事件同步方式不同，CIP Sync方法不仅有效地利用了网络带宽，而且还实现了设备之间的高精度同步。另外，采用CIP Sync方法的EtherNet/IP网络同样可以使用现有的以太网设备来构建，符合工业以太网标准，并兼容于TCP/IP和UDP/IP协议。 通用汽车公司在全球范围内采用EtherNet/IP网络的举措对相关的设备供应商产生了深远的影响。这就意味着，在汽车生产线上使用的变频器、机器人、铆接机、伺服焊枪、电弧焊接机、激光焊接机、点焊机等一系列设备都需要支持EtherNet/IP网络。 通用汽车公司计划在2007年第一季度全面部署这些设备。同年，还要在该公司全球范围内的PLC和机器人控制器中应用CIP Safety(tm)安全协议。 通用汽车公司未来的网络架构将实现车间现场与企业信息系统的无缝连接，将原来按照管理等级进行规划的网络转变为按照应用项目进行规划的网络。为了实现这一目的，不仅需要大范围地推广EtherNet/IP网络，还要在这些网络中应用CIP安全协议。作为世界级的汽车生产厂商，通用汽车公司对CIP、EtherNet/IP、CIP Safety等协议和设备的广泛采用，势必将推动CIP协议及其相关网络的普及，使其成本降低，并成为未来工业自动化的标准。 EtherNet/IP的新进程 2005年5月23日，ODVA与罗克韦尔自动化在北京人民大会堂共同举办了题为“选择EtherNet/IP 把握工业以太网先机”的新闻发布会，宣布强势推出标准工业以太网技术的解决方案EtherNet/IP，进一步推动中国的工业自动化和信息化建设进程。作为ODVA和ControlNet International这两个国际组织的重要成员，罗克韦尔自动化致力于积极推动EtherNet/IP在中国的发展。 ODVA中国主席江龙康先生介绍，做为CIP网络家族新成员的EtherNet/IP满足工业控制的所有应用要求，并能实现企业信息管理系统及网络的直接集成。EtherNet/IP也反映了从传统意义上的工业控制到电子化制造的大趋势中人们的期待：从车间工厂现场到整个企业的运转管理，包括物流，产品销售，技术支持和服务，人们不仅仅需要控制制造工程，而且要求在任何时间，任何地方都可以得到产品生命周期过程中任何感兴趣的信息，并能发出相应的控制、管理指令。ODVA中国已经参与并将继续大力支持CIP及相关网络包括DeviceNet和EtherNet/IP等在中国市场上的发展。并与中国广大的设计院，所，系统集成商，最终与用户一起共同分享这一发展将会带来的巨大成果。 罗克韦尔自动化公司全球高级副总裁Kenneth F. Deken先生在会议中表示，罗克韦尔自动化公司一直致力于EtherNet/IP解决方案的应用推广，4月份曾分别在北京和上海举办了CIP工业网络解决方案巡回研讨会，在国内工业自动化领域已引起了强烈反响。今后，罗克韦尔自动化将一如既往地为广大用户和合作伙伴提供完善的支持和服务，保证他们的项目能够取得预期的成功，帮助中国的工业企业提高竞争力。他认为，Ethernet/IP工业网络解决方案的出现对工业领域具有十分重要的意义，不仅提供了从工业层到企业网络的一整套无缝整合系统，更重要的是，它建立在标准以太网技术平台之上，已为众多的技术人员所熟悉，保证了其今后会随着以太网技术的发展而得到进一步创新。作为一个日渐流行的开放标准，EtherNet/IP的技术优势可满足自动化领域的广泛需求。他预计，采用这一事实上的统一标准的设备到2008年将以两位数百分比加速增长，这为所有参与者提供了巨大的商机。中国经济正以每年10%的速度递增，EtherNet/IP技术能够为这一快速发展提供帮助。 做为CIP技术最新发展的EtherNet/IP工业以太网，一个特别的好处就是使用标准TCP/IP以太网技术。这意味着，EtherNet/IP工业用户能直接受益于标准TCP/IP以太网的持续创新、功能增强和成本降低等带来的好处。并且，EtherNet/IP