特征通信和网络
Ether-Networking：以太网如何将制造环境与企业级别链接

以太网一直是商业企业系统的事实标准多年，而行业采用以太网/ IP进行控制和信息，使得制造业和企业网络之间的网络融合。

传统信息技术（IT）系统和制造业务之间的融合技术为制造商提供了降低风险和成本的机会，提供安全信息访问，提高敏捷性和整体业务绩效。通过在合适的时间和正确的级别获取实时信息，他们可以利用网络融合。

工业以太网将制造环境与企业级别链接，帮助使从传统的三层网络模型迁移到融合以太网型号（如第11页所示）。为了协助制造商成功地迁移到该模式，ODVA，随着其他制造业领导者的支持，开始促进共同的工业协议（CIP）来保持以太网标准和未经修改，从而有助于整合厂房和企业。

共同的工业协定
传统的三层网络在特定应用中设计和优化，最常见于设备，控制，信息，运动和安全性。虽然非常适合其指定的功能，但它们并不是用单一的架构开发。制造商被迫在其工厂中使用许多专业和经常不相容的网络，以满足其生产要求。提供不同网络之间的实时数据变得困难，如果不是不可能的话，可以为制造工程师进行管理。

为了充分利用，融合需要在制造商的企业中无缝集成。打开系统将这些不同的系统连接在一起，但尚未达到期望。集成不同的系统和协议所需的网关，额外的配置和编程仍然仍然实现了有限的功能。因此，制造商的成功取得有限，达到了他们希望来自开放系统的生产力和质量效益，并且不得不妥协他们的投资。

通用的应用层通过创建集成的通信网络来帮助解决互操作性问题。CIP网络——包括DeviceNet、ControlNet和EtherNet/IP——在其上层共享CIP，而在其下层保持媒体独立。这允许制造商为他们的应用指定最好的网络，在连接不同的上层网络时消除复杂的网关。模型网络，如以太网/IP，在成功部署融合以太网制造网络中起着关键作用。

以太网/ IP是TCP / IP的CIP适配，完全利用标准IEEE 802.3以太网物理层，并在传输层上支持TCP和UDP。此TCP / UDP / IP方法提供以太网域中的实时技术。通过CIP安全性，CIP Sync和CIP运动的网络扩展，CIP网络允许安全通信，时间同步，并且在相同的以太网/ IP网络上都可以实现高性能运动。此外，以太网用户可以利用商业，现成以太网硬件，并在与TCP / IP和UDP / IP完全兼容的网络架构上标准化。

安全
与使用“黑通道”方法的其他数字安全协议一样，CIP安全是应用层的扩展。它提供了一组高度集成的安全服务，利用标准CIP网络的底层通信堆栈来将数据从源传输到目的地。它经过认证符合功能安全标准IEC 61508至安全完整性水平（SIL）3。

CIP安全的端到端协议负责确保对终端节点而不是桥梁，路由器或中间节点的安全。如果在数据传输期间或中间路由器中发生错误，则最终设备将检测失败并采取适当的动作。由于安全编码而不是底层通信层确保数据完整性，因此底层通信层即使在子网中也可以互换和混合。CIP安全允许用户在同一开放网络上混合标准和安全设备。

时间同步
在控制系统中使用时间通常适用于时间戳应用和基于频率的应用。CIP Sync是基于IEEE 1588 (IEC 61588)标准的时间同步扩展——网络测控系统的精确时钟同步协议——通常称为精确时间协议(PTP)。PTP提供了一种标准机制，用于在由分布式设备组成的标准以太网网络上分布协调世界时(UTC)。通过使用UTC时间戳，可以轻松地跨时区比较事件，而无需根据地理来源进行调整。

CIP Sync允许用户基于真实时间同步而不是历史上使用的有限事件同步模型。使用100兆位的每秒交换以太网系统，高级测试显示CIP同步可以在设备之间提供时间同步精度小于500纳秒，满足一些最苛刻的实时应用程序的要求。

分布式运动控制
EtherNet/IP上的集成运动使用CIP motion技术将确定性实时运动控制应用的要求与标准的、未经修改的以太网相结合，完全符合以太网标准IEEE 802.3和TCP/IP。这允许使用标准的以太网组件和基础设施，而不需要特殊的交换机或网关。CIP Motion通过一套应用配置文件实现了这一点，设计允许用户在驱动器中设置位置、速度和扭矩环。使用CIP同步技术，可以协调多个轴的精确，协调的应用程序。

使用带有时间戳的数据和一个简单的定时模型消除了驱动器和控制器之间的硬同步约束。实时数据值在应用时在终端设备进行调整，无需对网络流量进行硬调度。此外，CIP Motion还可以将相同的网络连接用于具有精确同步要求的高性能伺服驱动器和没有时间同步能力的低性能伏/赫兹驱动器。

制造参考架构
正如我们所说，以太网多年来一直是商业企业系统的标准。但是，随时随地的信息或数据访问呈现出新的挑战。需要保护资产的内部和外部威胁的需要是重要的，并因此对强有力的安全网络基础设施进行设计和部署，这导致了制造业和IT专业人员之间的一些不明确的划分。

为了帮助弥合这些集团之间的差距，罗克韦尔自动化和思科正在通过融合工厂以太网架构合作提供设计指导。这些资源提供教育、设计指导、建议和最佳实践，以帮助建立健全和安全的网络基础设施。

基于IT和制造业共同的技术和制造标准，融合工厂以太网体系结构遵循IEEE 802.3以太网、Internet工程师任务组(IETF)、Internet协议(IP)和CIP等标准。本设计指南为网络管理和策略执行(如安全、远程访问和服务质量(QoS))的网络分割创建了基础。联合架构遵循ISA-95企业控制系统集成、ISA-99制造和控制系统安全以及普渡控制层次参考模型等标准。

制造业和企业网络的融合增加了对制造数据的访问，帮助制造商做出更明智的决策。他们认识到，为了实现他们的业务目标并在全球环境中具有竞争力，他们的组织需要在合适的时间将此数据置于合适的人群。CIP允许使用信息，多个CIP网络和标准Internet Technologies完全集成控制。它还为制造商提供了一种可扩展和相干的架构，该架构采用了使用与ERP的相同网络技术的离散，工艺，安全，同步和运动应用，MES企业级别应用程序。

类似的解决方案可从其他工业协议（如PROFIBUS）和现场总线基金会开发的可获得的解决方案。最终，网络融合有助于将技术与业务流程转换和企业范围的可见性对齐。

Mike Hannah是具有罗克韦尔自动化的Netlinx的产品业务经理。