倡议：工业以太网联合攻关 点击：10368 | 回复：89
发表于：2003-05-09 22:19:00
12楼
看了各位的说法，我还是不明白要开发以太网的什么？
有什么好开发的？
我认为一网到底不见得就好，为什么一网到底就是飞跃，考没考虑价格因素和实用性，至少我现在知道的三菱Q系列的PLC的以太网模块要一万多块钱，要是用以太网组个PLC网络，一般企业可组不起呀！
而且，我认为以太网用于底层的工业网络，有些浪费资源和效率，不见的有RS-485好。还有一点，以太网的链路层协议只支持平等通信，不允许主从通讯方式，但你能在每一个现场设备中都放上一个智能单元吗？大部分时候，主从通信方式加周期I/O通信方式就可以满足了，用以太网有些太浪费了。什么“显而易见”？说出个原因来，也让我服气。以太网是一类网络，配上TCP/IP才更有效，再加上应用层协议，至少也得有4层协议，而现在的底层PLC网络协议为了满足时实性的需要，大多采用塌陷结构，只有物理层，链路层和应用层，协议越多就意味着占用的资源越多。
还有许多话要说，接天就暂时说到这里，希望和大家讨论，希望大家多多指教！！！！！
发表于：2003-05-13 14:39:00
13楼
回应楼上所提的几点疑问：
1、价格因素。在我们设计一个系统时，价格无疑是必须考虑的一个重要方面。从目前来看，一般PLC的以太网模块确实比较贵，但是PC上的以太网网卡就非常便宜了。相对地，许多PLC的CPU上集成了某些专用工业网络的通讯口，但要实现这种网络在计算机上的接口，又会变得非常昂贵。我们组建一个控制层网络时，往往同时要连接PC和PLC。当这个网络上PLC的数量多于PC的数量时，专用工业网络的成本较低；而当这个网络上PC的数量较多时，则是以太网成本较低。这还没有算上网络设备的费用：随便一个现场总线的中继器或是光电转换器的价格，都比以太网的同类产品要贵得多。当然，我同意楼上的观点，小型的企业确实没有必要组建PLC以太网。事实上，对于数据交换量很少的小型系统而言，串口通讯能够做到最好的性价比。不过不可忽视的是，以太网具有最强的可扩展性。如果考虑以后的扩建和厂际互联，那以太网就不失为一种好的选择。而且价格和销量有关，如果以后以太网得到大量应用，无疑起价格也会大幅下降。事实上许多PLC的厂家已经开始考虑在他们的CPU（甚至是低端的CPU）上集成以太网端口。举个例子，西门子S7-200的新型PLC上已经有了集成以太网口。
2、以太网主从通讯的问题。以太网之所以灵活，很重要的一个原因，就是它没有定义任何上层协议。通过上层协议，我们可以实现主从通讯方式。这一点并不受到链路层协议的制约。CSMA/CD的实质是竞争，但竞争只是在多个站试图同时发送数据的时后才发生，如果我们在应用层中实现一个主站轮询、从站响应的机制，那就不会有竞争发生，“对等的”以太网自然就成了一个主从网络了。事实上，已经有了一些以太网接口的现场设备。比如，施耐德的ATV系列变频器，能够提供以太网的接口，但是没有主动发起通讯的能力，只能作为从站来响应请求。其价格和其它的网络接口模块也没有多大差异。
3、需要指出的是，以太网并非一定需要TCP/IP。当然，如果要实现透明通讯，实现和Internet/Intranet的集成，那么IP就是必须的。但TCP却并非一定。有时候，为了更好地满足工业控制实时性的要求，UDP/IP也是一个不错的选择。而且UDP能够支持广播和多播，这也是TCP所不具备的。当然，如果不考虑透明通讯以及和Internet/Intranet的集成，那么IP也就不是必要的了。比如西门子的SINEC H1，TE的Ethway等等，都是非TCP/IP的以太网。它们能够支持普通的PC机以太网网卡，但是要绑定厂商提供的协议驱动。只是现在这些协议越来越没有市场了。
4、关于协议栈层次和资源占用的问题。网络通讯的实现，依赖于上下层协议之间PDU的传输，从这个角度来说，自然是协议层次越多，消耗资源越大，我同意楼上的观点。不过资源的消耗其实很难有一个量化的比较。因为这涉及到硬件的性能。作个简单的比较，以太网通讯和串口通讯。毫无疑问串口通讯要比以太网通讯简单得多，资源消耗似乎也应该更少。但我想没有人认为串口通讯的性能更好吧？说到协议层次，其实著名的Lonworks协议栈层次更多，完全符合OSI模型的整整七层呢。
再说几句题外话，就是关于自主知识产权的问题了。其实顶楼我先生所言，在下颇以为然。纵观当前的工业网络，哪一个不是舶来品？中国没有自己的工业网络，就只能紧跟流行。今天说Profibus好，那么大家都去开发Profibus产品；明天说FF好,大家又纷纷转向FF。造成大量的资金浪费，到头来什么都还得买进口。以我国的实际情况，从头开发一种全新的工业网络显然不太现实，且不说技术能力，就算辛辛苦苦做出来了，没有能力去推广就是个致命的问题。而以太网就不同了，首先，以太网有现成的物理层、链路层标准，至少在硬件上不用重新研发。这样，我们的精力就可以集中到上层协议的实现上了。而目前绝大多数PLC厂商都有自己的以太网标准，等到我们有了自己的以太网标准后，也可以比较方便地实现和这些厂家设备的互联。至少在底层都是一样的，所要做的只是应用层的转换。所以给我们的空间会比较大。
以上所述，仅是笔者陋见。意在抛砖引玉，望各位前辈不吝赐教。
发表于：2003-05-13 20:27:00
14楼
谢谢前辈赐教，希望以后多看到像这样的文章。
不过晚辈（我只是个大四正在做毕业设计的学生）还有一些问题想和大家一起探讨。
1.关于开发以太网哪部分的问题。
依照前辈的观点，我们在开发以太网时，是不是只开发上位机部分的应用软件？如果这样，我认为现在的工业组态软件再加上各个公司设备的通信驱动程序已经很好了。但这就变成组态软件和人家竞争的事了！开发硬件想都不要想，没门，根本竞争不过人家。
2.有没有必要“一网到底”。
关于上面这个问题，我看过很多文章都说热切的希望“一网到底”。在我刚开始接触工业控制网络时，我也追捧过这种观点，但经过一段时间的学习后，我有了自己的去判断是非的能力，现在我认为没有这个必要。请问以太网没有了TCP/IP还有什么优势可言，而对于底层的设备级网络来说，要Email和ftp功能又有什么用呢！就算应用于信息层的以太网，功能也不向想象中的那么有用。例如三菱的以太网模块的ftp功能只是用来传送程序文件和注释文件，这个功能用三菱的编成软件完全可以实现，而且，有谁在系统运行时，没事总修改程序，脑袋有豆。我认为，以太网应用于设备层和控制层真的不如cc-link和10H网好。
按说到这里，其大家多多指教！！！
发表于：2003-05-13 20:29:00
15楼
谢谢前辈赐教，希望以后多看到像这样的文章。
不过晚辈（我只是个大四正在做毕业设计的学生）还有一些问题想和大家一起探讨。
1.关于开发以太网哪部分的问题。
依照前辈的观点，我们在开发以太网时，是不是只开发上位机部分的应用软件？如果这样，我认为现在的工业组态软件再加上各个公司设备的通信驱动程序已经很好了。但这就变成组态软件和人家竞争的事了！开发硬件想都不要想，没门，根本竞争不过人家。
2.有没有必要“一网到底”。
关于上面这个问题，我看过很多文章都说热切的希望“一网到底”。在我刚开始接触工业控制网络时，我也追捧过这种观点，但经过一段时间的学习后，我有了自己的去判断是非的能力，现在我认为没有这个必要。请问以太网没有了TCP/IP还有什么优势可言，而对于底层的设备级网络来说，要Email和ftp功能又有什么用呢！就算应用于信息层的以太网，功能也不向想象中的那么有用。例如三菱的以太网模块的ftp功能只是用来传送程序文件和注释文件，这个功能用三菱的编成软件完全可以实现，而且，有谁在系统运行时，没事总修改程序，脑袋有豆。我认为，以太网应用于设备层和控制层真的不如cc-link和10H网好。
按说到这里，其大家多多指教！！！
发表于：2003-05-17 20:14:00
17楼
谢谢楼上的关心！设计做得还算顺利。cc-link和10H网在两周前已经分别调通，实现了cc-link的主机冗余和瞬时传送功能，并用一台plc作为网关实现了cc-link和10H网的互联。我还用两周的时间制定了以太网的方案，5月16日中期检查，很顺利。现在我真在用windows2000advance server配置局域网服务器（包含email server,web server,ftp server,DNS）来模拟工厂的intranet。这些只是为以太网模块功能的实现配置必备的外围设施。
请多多指教。希望大家多多参加讨论！
发表于：2003-05-18 03:01:00
18楼
to:天堂鸟fan
不好意思一直比较忙，没时间静下心回复。
关于第一个问题，我并不认为我们应该去开发上位机软件。因为上位机永远只能跟从别人的协议，而不可能自己去推广协议的。归根到底，自动化中最重要的还是控制器，而非上位机。那就涉及到硬件开发的问题。开发一种全新的网络，我们国家目前确实没有能力，不过以太网并非是全新的网络，它已经有了很多现成的东西。我们要做的，是制定出针对工业实施数据传输的上层协议，然后把它固化到硬件（这是必须的）。以后就是完善和推广的工作了。当然我相信会有很多困难，但至少不是完全没有希望。
“一网到底”的问题，应该说争议还是比较大的。我觉得要分几方面来讨论。
在信息层，相对争议较少。以太网的优势还是比较明显的，至少可以提升上位机的信息读写速度和编程器程序上下载的速度。你所说的email功能，我也认为毫无用处。设备故障如果通过email报警，那等操作工收到，黄花菜都凉了。不过ftp我并不认为没用，主要看用在什么方面。三菱的PLC在这方面不强，所以你看到的仅仅是ftp下载程序这么个鸡肋功能。但是看一些欧美的PLC，他们已经可以在以太网模块中内嵌Web Server，能够通过动态网页查看PLC的运行状况。这样的话，ftp可以用来上传自己做的HMI网页，就很有用了。
在控制层，是目前应用发展最快的部分。争论的关键在于实时性和确定性的问题。这个话题较长，有兴趣可以去看看www.rti.com ，有一些不错的技术文章。
在设备层，以太网应用的最少，相关的研究起步也较迟。不过也有一些有益的尝试。去年听说英国有一家公司开发了以太网总线供电的模块，如果真的能够满足抗干扰、本质安全的要求，那将来设计调试人员将不会再有“仪表设备太多，一根总线带不动”的烦恼。也算是好事一件了。
请朋友们多指教。
发表于：2003-05-22 16:01:00
20楼
to:abysmal
你好！我看了前辈的文章，学到了一些新的知识，但有些地方还是不明白，请前辈和各位多多指教！
前辈所说的“制定出针对工业实施数据传输的上层协议，然后把它固化到硬件（这是必须的）”我不太明白。首先，是不是说以太网的网络层和传输层协议不用tcp/ip，而是我们自己来开发新的通信协议，我真的认为没有了tcp/ip的以太网可以说什么都不是，就像计算机没有了软件一样，硬件再好也没有用。其次，如果采用tcp/ip，那么我们还“制定出针对工业实施数据传输的上层协议”有什么用？请前辈和大家释疑！
还有我对前辈说的关于ftp功能的论断也不太明白。在以太网模块中固化web server功能真的很诱人，使我拓宽了思路。但向细节考虑一下，plc的web server可以同时满足多少人的访问（我对PLC CPU的处理能力表示怀疑），可以通过IE来进行监控吗？怎么通过IE来控制PLC中的开关量和地址寄存器（怎么把WEB中的控件和PLC中的开关量和地址寄存器连接起来，如果象组态软件那样，就一定需要公司自己的通信协议）？可以用FRONTPAGE来制作WEB页然后上传到PLC中吗？
我还有个问题，以太网应用于控制层和设备层还会用到网络层和传输层协议吗？还是采用物理层、链路层和应用层的结构？他和其他现场总线相比有什么优势？
对了三菱的以太网模块也有远程用IE浏览器监控的功能，不过的用上三菱自己的协议库，至于怎么实现，我对工作原理的逻辑不清楚。
请大家多多指教！！！
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