В ЧЕМ РАЗНИЦА МЕЖДУ СЕТЬЮ ETHERNET И СЕТЬЮ INDUSTRIAL ETHERNET?

03.03.2023 |

Ethernet является международным стандартом для кабельных и оптоволоконных сетей, объединяющих множество компьютеров и разных приборов между собой. Название “Ethernet” переводится буквально как “эфирная сеть” и отражает первоначальный принцип работы этой технологии: все, передаваемые одним узлом данные, одновременно принимаются всеми остальными узлами, что является аналогом радиовещательных станций. В настоящее время подключение в сети Ethernet, как правило, происходит через коммутаторы (switch), так что данные в виде кадров (фреймов), отправляемые одним узлом, доходят лишь до конкретного адресата, что повышает скорость обмена данными и функциональную безопасность сети. Исключение составляет передача данных на широковещательный адрес.
Как работает промышленный Ethernet, покажем на примере производственного процесса, как схематично представлено на рис.1. В этом случае используемая сетевая технология должна обеспечить своевременную передачу и прием данных, управляющих производственным процессом в реальном времени.

Рис. 1. Пример использования промышленного Ethernet

При использовании технологии Ethernet данные распределяются на короткие отрезки (кадры или фреймы), каждый из которых, кроме данных, содержит информацию об источнике данных и адресе приемного устройства. Технология Ethernet, кроме того, характеризуется следующими особенностями:
• средой передачи данных. Это может быть витая пара или оптоволоконный кабель
• сегментами среды передачи данных
• узлами сети.
Скорость передачи данных стандартной сети Ethernet находится в пределах от 10 до 100 Мбит/с. Гигабитная сеть Ethernet соответствует требованиям стандарта IEEE 802.3. Скорость передачи данных в этой сети достигает 1 Гбит/с. Сеть Ethernet имеет кабельное подключение к ПК и различным компьютерным устройствам, а также, практически, ко всем сетям, включая персональные компьютерные сети типа LAN.

Промышленный Ethernet отличается от стандартного офисного более надежными разъемами, кабелями и специальными протоколами передачи данных. К наиболее распространенным протоколам промышленного Ethernet относятся следующие: PROFINET®, EtherNet/IP®, EtherCAT®, SERCOS III, а также POWERLINK. Скорость передачи данных в промышленной сети Ethernet находится в пределах от 10 Мбит/с до 1 Гбит/с. Условия эксплуатации промышленного Ethernet существенно отличаются от офисного, прежде всего, по уровню температуры, вибраций и помех, как показано на рис. 2.

Рис. 2. Условия эксплуатации промышленной сети Ethernet

Протоколы передачи данных промышленного Ethernet типа PROFINET и EtherCAT отвечают не только за передачу и прием данных, но и обеспечивают заданное время на прием или передачу данных, особенно, если эти данные управляют производственным процессом. Например, как показано на рис. 1, автоматический процесс наполнения бутылок жидкостью должен строго соблюдаться во времени, что связано с необходимостью выполнения команд в реальном времени. В тоже время к офисному Ethernet аналогичные жесткие требования к началу и окончанию передачи или приема команд не предъявляются. Кроме того, в случае обнаружения сбоя или ошибки в сети промышленного Ethernet должна быть обеспечена возможность аварийного останова производственного процесса во избежание катастрофических последствий. Промышленная сеть Ethernet должна надежно работать в заданных условиях эксплуатации, которые в промышленности характеризуются большими перепадами температур, вибраций, высоким уровнем электромагнитных помех, а также наличием других влияющих на работу сети факторов. Разъемы в промышленной сети Ethernet, как правило, герметичны. Качество изоляции и качество кабеля промышленного Ethernet гораздо выше, чем офисного. При передаче данных через промышленную сеть Ethernet пользователь должен быть уверен в том, что они поступают в приемное устройство в заданные моменты времени. В офисном Ethernet этот временной интервал строго не регламентируется.

ВЫВОДЫ
Сеть Ethernet уже много лет широко применяется как в офисах, так и в промышленности. Однако, если внешне каждое из этих применений мало чем отличается одно от другого, структура протоколов, требования к обмену данными между устройствами, конструктивное исполнение разъемов и линий передачи данных каждой из этих сетей различны и зависят от области применения. Эти особенности важно учитывать при использовании сети Ethernet как в промышленности, так и в офисах, а также в научных организациях и государственных учреждениях.