目前,工业以太网主要应用于管理层和控制层。并且配合特殊的实时以太网技术,可以满足运动控制应用中响应时间小于1ms的应用要求。例如,CIPsync、ProfiNet IRT和ETHERNET Powerlink都实现了这种应用程序,因此可以认为实时性问题已经解决。安全形势也差不多。基本问题是基于以太网传输的合适的安全协议。比如基于Profinet的Profisafe和基于Ethernet/IP的CIP Safety即将投入实际应用。
工业以太网已经广泛应用于工厂自动化,在过程控制领域,目前急需解决的问题是防爆保护。已经有交换机支持ex-zone 2。但EX-ZONE 1的实现是以太网向现场层渗透的关键。昂贵的橱柜不再受用户青睐,
用户需要的是所谓的本质安全型开关。在保证以太网高速的同时,具备内在的安全性是这项技术面临的挑战。也许,第一个用双绞线连接的本质安全型开关的问世还需要一段时间。然而,一旦这项技术得以实现,工业以太网将在过程自动化中发挥更重要的作用。在总线系统中,用户习惯以菊花链形式连接现场设备。因此,现在自动化厂商生产的以太网设备都兼容菊花链技术,或者在现场设备上安装两个交换端口。但是,与使用独立的工业以太网交换机相比,交换成本随着设备数量的增加而增加。另一个缺点是,当流量突发时,菊花链交换机的吞吐量和带宽将受到限制,因为所有用户都必须通过一根公共电缆进行通信。环形连接的重要优点是一方面降低了布线成本,另一方面可以提高链路的可靠性。比如一个地方无法正常工作,通信不会受到影响。因此,需要根据应用和要求来决定哪种方法是合适的。
大型自动化供应商使用他们自己的基于以太网的应用协议,类似于Ethernet/IP、Profinet或Modbus/TCP。这些协议都支持标准的TCP/IP,因此标准的工业以太网交换机也可以用于此类应用。SNMP协议已广泛用于商业环境中的交换机配置和诊断。但是,自动化中使用的配置工具不支持SNMP协议,因此很难配置相应的交换机。因此,赫斯曼公司开始让交换机学习自动化的语言,未来将有可能通过使用PLC、驱动器或I/O来配置交换机。对用户来说,最大的好处是他们可以使用熟悉的自动化工具配置网络,并且可以轻松创建完整的物料清单。
由于工业以太网可以实现从管理层到现场层的一致数据传输,用户只需要掌握一种网络技术,同时也提高了工作效率。但是,统一的网络结构由于网络整体透明,也承担了一定的风险。比如生产线上机器人的IP地址,任何工作站都可以操作。因此,必须有一套明确的规则来界定交流的时间和对象。当然,在公司出口安装防火墙抵御外部攻击是不够的。往往是内部误操作导致致命错误甚至停机,所以分布式安全系统在自动化领域非常关键。这样,整个系统或系统组件可以划分为独立的安全单元,每个安全单元通过定义的规则相互通信。
如今,无线局域网广泛应用于办公环境中。移动性、灵活性、易安装、低成本和无线通信等优点使得该技术逐渐应用于工业环境中。如今,无线局域网正日益成为传统有线网络的补充。典型的应用是在生产物流的移动终端上操作和监控生产线或提供在线数据的快速交换。例如,预定数据可以直接从监控中心发送到仓库的叉车。
目前市场上有很多工业WLAN设备,都是基于IEEE 802.11b/g/a/h协议,可以提供100 Mbit/s左右的数据传输速度,在传输距离方面,如果在5GHz频率下使用合适的天线,可以达到20公里。赫尔曼的无线网络解决方案可以满足这一需求。未来,扩展协议IEEE 802.11n将进一步规范工业环境中WLAN的标准。新标准可能在明年实施,届时数据通信将更加可靠,数据速率将更高,达到640 Mbit/s,即使在无线电通信环境较差的情况下也是如此。
工业环境中的无线网络将根据WLAN的应用而有所不同。例如,WiMAX(IEEE 802.16)用于70公里距离的数据传输,或者蓝牙(IEEE 802.15.1)和Zigbee(IEEE 802.15.4)用于短距离传输。Zigbee很有意思。由于其低功耗,非常适合传感器之间的无线通信。然而,这项技术要在工业环境中广泛应用,可能还需要几年时间。