工厂数字化监控的演变

工业领域的生产设施长期以来依赖数字数据进行监控与控制.包括工厂\商业建筑\数据中心在内的各种大型网络,逐步将其数字信息网络推向物理现实世界.物理测量值如压力\温度\接近和光等,转化为数字信息供系统处理,最终结果则反映为设备的物理操作,如阀门\风扇\指示器等.

传感器与网络边缘的数字化转换

而在网络边缘,传感器(如温度\压力\光等)将物理世界的测量转换为可处理的数字信息,这些信息用于执行物理动作.这种操作对数据需求不大,但要求布线简单\易于安装.专门为此类应用开发的10BASE-T1S以太网技术,在这些简单的设备中引入了以太网架构.

软件定义架构的崛起

伴随技术的发展,过去的架构逐步从硬件定义过渡为软件定义,不再依赖单一域的分布式硬件.现如今,企业内的不同区域通过以太网连接,数据得以流动.以太网技术具备可扩展性,一个软件协议栈能跨不同的物理层传输数据,速率变化也无需改变数据格式.

10BASE-T1S技术的应用

10BASE-T1S技术基于以太网的初始机制,增强了带宽利用效率,使用一对平衡线缆以10 Mbps的速度运行.为了克服早期以太网多分支连接导致的冲突问题,现有的以太网架构加入了交换机,提高了网络的稳定性与效率,但也增加了系统复杂性与成本.

PLCA物理层防冲突技术

在10BASE-T1S以太网中,通过引入物理层防冲突(PLCA)技术,解决了半双工网络中常见的冲突问题.PLCA允许每个节点有序发送数据,并通过协调器节点的信标进行同步,消除数据冲突带来的随机延时,保证了延迟的上限不超出预定值.

安全性保障

安全性也是现代以太网的重要特性.无论是银行业等对安全要求极高的行业,还是OT和IT网络结合的工业环境,均能通过以太网提供可靠的数据传输及防入侵机制.相较于其他专用通信技术,标准化的以太网协议具备更多的内置安全功能,减少了从头开发和维护的复杂性.

功能安全与系统优化

在功能安全方面,使用以太网等标准技术有助于简化系统开发.各个行业的功能安全标准虽不同,但大致原则相似.通过配备功能安全手册及分析失效模式的FMEDA方法,设计人员可以在系统开发早期发现问题,确保系统符合功能安全要求.

总结

总结来看,10BASE-T1S以太网不仅简化了硬件设计和布线,降低了系统成本,还通过统一的接口和安全机制,提升了系统的可靠性与安全性.这种架构的简化和安全功能的增强,为IT和OT网络的深度融合提供了有力支持,同时降低了开发复杂性与风险.

工业网络系统正逐渐向软件定义集中式架构转变.这种新架构使用以太网技术将分布在不同区域的电子接口连接起来,数据可流动至所需位置.