自工业以太网得以完成从管理层至现场层的数据访问后,用户只需熟练掌握一种网络技术便足以应对各种情况,从而极大提升了工作效率。然而,这一统一的网络架构同时也使得网络的透明度面临着潜在的威胁。譬如,在生产线操作过程中,机器人的IP地址实际上可以被任意工作站获取。因此,我们亟需建立一套明确的规则来明确通讯的时间与对象。然而,仅仅在企业出口位置设置一台防火墙来抵御外来攻击显然并非万全之策。实际上,很多致命的错误乃至停机故障往往源于内部操作失误。因此,在自动化领域实施分布式安全体系显得至关重要。如此一来,系统及其组成部分便可分为独立的安全单位,每个安全单位之间通过预先设定的规则进行信息传递。
在传统的总线系统中,用户通常将现场设备利用菊花链进行串联。因此,许多自动化设备制造商如今所推出的以太网设备均已考虑到这一需求,提供了对菊花链技术的兼容性支持,亦即在现场设备中设置两个交换端口(包括 RS232 转换器及 RS485 转换器)。但是,相较于采用独立的工业以太网交换机而言,这种以菊花链通过方式的交换成本会随着设备数量的增加而逐渐升高。此外,当流量激增时,菊花链链接的交换机会因吞吐量及带宽的限制而难以适应,因为所有用户均需通过同一条通讯线路进行交互。相较之下,环形连接具有明显的优势。首先,这有助于降低复杂性的布线成本;其次,它也可以显著增强链路的稳定性。例如,当其中一处发生故障时,不会对整体通信造成太大影响。因此,具体应选择何种方式需要依据实际应用以及需求进行权衡。
许多大型的自动化设备制造商都开发出了基于以太网的专属应用协议,譬如 EtherNet/IP、Profinet 或是 Modbus/TCP。此类协议均全面支持标准的 TCP/IP 协议,因此常规的工业以太网交换机同样适用于这类应用场景。然而,由于大多数用于商业环境的配置工具并不支持 SNMP 协议,因此在使用这类工具对工业以太网交换机进行配置时,可能面临一些困难。为了解决这个问题,好消息是最近赫思曼公司已经开始着手研究如何使交换机“理解”并 “应用”自动化语言。预计未来使用 PLC、驱动设备或 I/O 來配置交换机将成为可能。这种做法对使用者最为有益之处便是利用他们早已熟知的自动化工具便能完成对网络的配置,而且还能方便地构建出详尽的材料清单。
有别于商用环境,工业环境因其特殊性,普遍采用的集线器、交换机及电缆等网络设备都是专为商用领域而研发,并未特别针对较为恶劣的工业现场环境进行过专门设计,如配备冗余直流电源输入、具备耐受高温、低温以及防尘性能等等。因此,对于那些对网络可靠性有着极高要求的工业现场环境,普通的商业网络产品可能并不适用。未来,工业以太网骨干网络可以尝试利用光纤作为主要传输介质,而现场设备间的连接则可选取屏蔽双绞线,对于重要性较高的网段更可采取冗余网络技术,藉此大幅度提高网络的抗干扰能力及稳定性。