Просмотр исходного текста страницы Промышленный Ethernet

{{другое название|IE|ie}}
[[Файл:Siemens ESM TP80.JPG|thumb|Right|200px|Siemens ESM TP80 (6GK1105-3AB10) — 8-портовый (RJ45) концентратор для технологии Industrial Ethernet]]
[[Файл:Hirschmann Octopus 24M 1.jpg|thumb|Right|200px|В промышленных применениях вместо RJ45 могут использоваться разъемы M12 на 4 или 8 контактов]]
'''Промышленный Ethernet''' (также '''Industrial Ethernet''') — [[Ethernet]] для применения в промышленности. Сеть с процедурой доступа [[CSMA/CD]]. Industrial Ethernet обычно используется для обмена данными между [[программируемый логический контроллер|программируемыми контроллерами]] и системами человеко-машинного интерфейса, реже для обмена данными между контроллерами и, незначительно, для подключения к контроллерам удаленного оборудования (датчиков и исполнительных устройств). Широкому применению Ethernet в последних задачах препятствует суть метода CSMA/CD, делающая невозможным гарантию обмена небольшим количеством информации (единицы байт) с высокой частотой (миллисекундные циклы обмена).

В последнее время является одной из самых распространённых [[промышленная сеть|промышленных сетей]]. Широко применяется при автоматизации зданий и в областях, не требующих высокой надёжности.

== Протоколы реального времени ==

Для обеспечения гарантированного времени реакции используют протоколы реального времени:
* [[Profinet]]
* [[EtherCAT]]
* [[Ethernet Powerlink]]
* [[EtherNet/IP]]
* [[SERCOS III]]
* [[LAN eXtensions for Instrumentation]]

Эти протоколы в различной степени модифицируют стандартный стек TCP/IP, добавляя в него:
* функции синхронизации
* новые алгоритмы сетевого обмена
* диагностические функции
* методы самокорректировки

[[сетевая модель OSI|Канальный]] и физический уровни Ethernet при этом остаются неизменными, что позволяет использовать протоколы реального времени в существующих сетях Ethernet с использованием стандартного сетевого оборудования.

=== Сравнение протоколов ===
{| class="wikitable"
! Последовательная сеть !! Ethernet-версия !! Протокол !! Сеть !! Стандарт
|-
| [[Modbus-RTU]] || [[Modbus-TCP]] || TCP/IP || || [[IEC 61158]] и [[IEC 61784]]
|-
| [[Profibus]] || [[PROFINET IO]] || [[Isochronous]] Real Time protocol (IRT),<br>Real Time protocol (RT),<br>Real Time поверх [[UDP]] protocol (RTU) || [[Сетевой коммутатор|коммутатор]], повторитель ([[роутер]]) и [[Wi-Fi]],<br> от 100 Мбит/с до 1 Гбит/с || IEC 61158 и IEC 61784
|-
| [[DeviceNet]] (CIP); [[ControlNet]] (CIP) || [[EtherNet/IP]] (CIP)<ref>«IP» здесь означает «Industrial Protocol»</ref> || TCP/IP; UDP/IP || коммутатор, повторитель (роутер) и Wi-Fi,<br>от 100 Мбит/с до 1 Гбит/с || [[IEC 61158]] и [[IEC 61784]]; стандарт ODVA EtherNet/IP<ref>http://www.odva.org/10_2/03_events/New-EtherNet/03_ethernet_Spec_form.htm</ref>
|-
| [[Foundation fieldbus]] H1 || [[Foundation Fieldbus High Speed Ethernet]] (HSE) || || ||
|-
| [[CANopen]] || [[Ethernet powerlink]] || || Ethernet 100 Мбит/c || от EPSG (Ethernet Powerlink Standardization Group)<ref>[http://www.ethernet-powerlink.org EPSG: News & Events<!-- Заголовок добавлен ботом -->]</ref>
|-
|  || [[EtherCAT]] || EtherCAT, EtherCAT/UDP || Ethernet 100 Мбит/с || [[IEC 61158]], IEC/PAS 62407, [[IEC 61784]]-3, [[ISO 15745]]-4
|-
| || VARAN (Versatile Automation Random Access Network) || VARAN, TCP/IP, Safety || Ethernet 100 Мбит/с || VARAN-BUS USER GROUP — VNO
|-
| [[SERCOS]] I / II || [[SERCOS III]] || || Ethernet 100 Мбит/с || [[IEC 61491]], включён в [[IEC 61158]]
|-
| || FL-Net (OPCN-2) || UDP/IP || Ethernet 10 Мбит/с || от JEMA (Japan Electrical Manufacturers Association)
|}

== Резервирование каналов и кольцевая топология ==
Для обеспечения защиты каналов связи от единичного отказа необходимо их резервировать. Резервирование неизбежно ведет к возникновению кольцевых участков сети — замкнутых маршрутов. Стандарт Ethernet предусматривает только древовидную топологию и не допускает кольцевых, так как это приводит к зацикливанию пакетов.

Современные [[Сетевой коммутатор|коммутаторы]], как правило, поддерживают дополнительный протокол Spanning Tree Protocol ([[STP]], IEEE 802.1d), который позволяет создавать кольцевые маршруты в сетях Ethernet. Постоянно анализируя конфигурацию сети, STP автоматически выстраивает древовидную топологию, переводя избыточные коммуникационные линии в резерв. В случае нарушения целостности построенной таким образом сети (обрыв связи, например), STP в считанные секунды включает в работу необходимые резервные линии, восстанавливая древовидную структуры сети. Этот протокол не требует первичной настройки и работает автоматически.

Более мощная разновидность данного протокола — Rapid Spanning Tree Protocol ([[RSTP]], IEEE 802.1w), позволяющая снизить время перестройки сети до нескольких миллисекунд. Протоколы STP и RSTP позволяют создавать произвольное количество избыточных линий связи и являются обязательным функционалом для промышленных коммутаторов, применяемых в резервированных сетях.

== Отличия от обычного EtherNet ==
* Стандарты на кабели и разъемы, удовлетворяющие специфическим требованиям промышленности: усиленное экранирование, стойкость к агрессивным средам и т. п.
* Специальные стандарты и устройства для связи с подвижными объектами: гибкие кабели, устройства беспроводной связи
* Дополнение стека протоколов [[TCP/IP]] протоколом RFC1006 (ISO Transport Service) обеспечивает регулярную и частую передачу по сети небольших объемов информации, что характерно для обмена данными между промышленными контроллерами
* С помощью специальных коммутаторов можно организовать кольцевую топологию, которая при обрыве восстанавливает связь, то есть находит новый путь для передачи данных значительно быстрее, чем применяемый в обычных сетях «алгоритм избыточного дерева»
* Использование протокола [[IEEE 1588]] для синхронизации устройств в сети.

== Достоинства ==
* низкая цена
* широкое распространение

== Конкуренты ==
* [[LonWorks]] — промышленная сеть для автоматизации зданий
* [[BACnet]] — промышленная сеть для автоматизации зданий
* [[RS-485]] — самая простая и дешёвая [[промышленная сеть]]
* [[Controller Area Network|CAN]] — промышленная сеть для транспорта и станочной автоматики
* [[SERCOS III]]

==Статьи==
* [http://docs.wixstatic.com/ugd/f176a5_6e0e91cec7f543e89768dcbcff6a4ffc.pdf Типовой проект автоматизации технологических процесов на базе технологии Industrial Ethernet]. Журнал "Промышленные АСУ и контроллеры" №1 2005г.

== Примечания ==
{{примечания}}

== Ссылки ==
* [http://www.industrial-ethernet.org/ Ассоциация — Промышленный Ethernet]{{ref-en}}
* [http://www.lammermann.eu/wb/pages/arbeiten/ethernet-as-a-real-time-technology.php Ethernet как Real-Time Technology]{{ref-en}}
* [http://www.flukenetworks.com/FNet/en-us/findit?Document=3456874 Руководство по тестированию и диагностике сетей Industrial Ethernet]{{ref-en}}

{{Ethernet}}
{{Промышленные сети}}

[[Категория:Промышленная автоматика]]
[[Категория:Промышленные сети]]
[[Категория:Industrial Ethernet]]