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和利时的工业以太网技术

2007-08-16
作者:和利时

以太网是在IT行业获得极大成功的一种局域网技术,具有标准成熟、应用面广、简单实用、性能优异、性价比高的特点。九十年代以来,开放的潮流席卷整个IT界,越来越多的产品走向标准化,而在各种应用中,采用标准" title="采用标准">采用标准产品组成系统已成为不可阻挡的趋势。在控制与自动化界,开放同样成为发展的主流。

分布式控制系统自1975年诞生以来,系统网络一直是由各个DCS厂家独有的技术和产品组成。近年来,DCS的系统网络已逐步从采用专有技术转移到了采用在IT业已成为标准的以太网技术" title="以太网技术">以太网技术,围绕着如何使常规的以太网能够满足工业要求,如何形成工业以太网" title="工业以太网">工业以太网的标准也开展了许多研究工作,其最重要的内容是如何保证以太网数据传输的时间确定性、信息的完整性和对工业现场强电磁干扰、恶劣环境的防护能力等。另外,对于控制系统来说,通信传输的可靠性是必须保证的,因此所有DCS的系统网络都要求冗余,这在以太网中并不是标准功能,而工业以太网则必须考虑这一点。

很多自动化厂商90年代中后期开发的DCS,在系统网络上纷纷采用标准以太网和TCP/IP" title="TCP/IP">TCP/IP协议,该技术方案虽然能很好地解决网络通讯上的开放性和网络设备的标准化问题,降低用户网络方面的综合成本,但由于标准以太网技术和TCP/IP协议在设计之初,并非面向有实时性" title="实时性">实时性、确定性和高可靠性要求的工业应用环境,标准以太网和TCP/IP协议应用于DCS系统网络,也带来了以下两个问题:

标准以太网CSMA/CD总线访问机制,无法解决网络碰撞引起的确定性实时问题,而在网络冗余设计上,因TCP/IP协议本身的规定,会造成通信故障诊断延时过长,不能实现及时故障切换的问题;

TCP/IP协议的广泛应用,无可避免会带来病毒防范问题,基于标准网络协议传播的病毒对DCS系统的安全稳定运行带来额外压力。

和利时一直关注能够真正给用户带来价值的技术发展,在2003年即开始着手研究工业以太网协议。目前已在工业以太网的若干核心技术,包括保证通信的实时性和确定性、保证网络的安全性上,取得了阶段性的进展。2005年,和利时公司推出了自己的基于以太网的“DRTE”协议,成功解决了上述矛盾,既能充分利用以太网的通用、高带宽等特性,又能解决“以太网+TCP/IP协议”传统模式带来的通信安全性和非确定性实时问题。

DRTE协议可以运行在多种平台下,如: Windows2000、Windows2003、WindowsXP、LINUX等,也可在安全系统特殊要求的无操作系统环境下运行。其主要技术特点为:

●      内嵌支持双网冗余切换,切换时间<1s

●       网络最大节点数:255

●       零拷贝技术

●       提供类似UDP协议的基于节点号加端口的报文收发接口

●       适应不同厂家的10/1000/1000M标准以太网网卡

DRTE协议给用户带来的价值有:
   
●     实时性:确定性的实时以太网通讯协议
    ●       开放性:兼容TCP/IP协议(对非实时通道)
   ●       安全性:可预防网络病毒在DCS中的传播
   ●       经济性:使用标准以太网硬件,降低维护人员培训成本、备品备件成本

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