井下工业以太环网管理规定
井下工业以太环网是我矿全面实现井下工业自动化和信息化整合的基础，是井下各类设备工况信息采集、传输的基础和平台。我矿将在此基础上逐步实现井下电网、皮带运输、轨道运输、采掘设备、煤仓仓位、供排水、供液等系统信息的采集、传输、集成。为保证井下工业以太环网、井下人员定位系统和瓦斯监测监控系统安全、可靠、稳定、高效运行，特制定
本管理规定。
一、井下工业以太环网管理规定
第一条信息中心负责井下工业以太环网的整体规划、设计、延伸、改造、运行维护和管理。
第二条信息中心负责井下工业以太环网相关线路和设备的巡检、保养、维护和管理，发现问题及时组织处理。井下无法处理时，应在8小时内换上备用零件（更换期间应采取相应的安全措施）。
第三条未经信息中心允许，不得私自改变井下工业以太环网及其上运行的其他系统相关线路、设备、
附属设施及其接连关系。
第四条机电工区负责井下工业以太环网及运行系统相关设备电源防爆管理。
第五条井下工业以太环网交换机主要安装在各个采区配电室，设备安全及用电保障由责任单位负责。
布设地点如下表：
第六条井下工业以太环网光缆铺设在大巷和轨道巷中，运输工区负责大巷中光缆线路安全，通风工区负责轨道巷中光缆线路安全。
第七条因生产实际需要井下工业以太环网线路改路、延长或出现其它情况的，由当事单位和信息中心协调，信息中心负责方案的提供及施工组织，相关
单位积极配合。
第八条由于生产施工造成工业以太环网相关线路、设备及附属设施故障影响井下工业以太环网通讯时，由事故单位及时向矿总调和信息中心汇报，由信息中心组织相关人员抢修。
第九条信息中心对工业以太环网线路、设备及附属设施进行巡检或维修时，运输工区和通风工区安
排专人配合。
第十条在井下工业以太环网上运行的相关系统
另行制定管理制度。
二、井下人员定位系统管理规定
第一条信息中心负责井下人员定位系统的整体规划、设计、延伸、改造、运行维护和管理。
第二条在井下工业以太环网上运行的井下人员定位系统相关线路设备由信息中心负责维护和管理。未经信息中心许可，不得私自改变井下人员定位管理系统相关线路、设备、附属设施及其接连关系。
第三条井下人员定位管理系统安装人员定位分站12台，设备安全及用电保障由责任单位负责。布设
地点如下表：
第四条井下人员定位管理系统安装识别器18台，安装位置处于大巷的封闭区，运输工区负责设备的日常卫生清洁、设备安全及用电保障。
第五条人员定位识别器共铺设信号线约8KM，由信息中心负责巡检及维护。运输工区负责在大巷中
铺设的通讯线安全保障，通风工区负责在轨道巷
中的通讯线安全保障。
第六条由于事故造成人员定位管理系统相关线路、设备及附属设施损坏的，由事故单位向矿总调和信息中心汇报，由信息中心负责组织人员进行维修或
更换。
第七条人员定位管理系统软件由信息中心提供技术支持和保障，人力资源科负责软件的基础数据更
新维护、考勤业务管理应用。
第八条维运工区负责对矿帽及识别卡的管理。所有用于井下人员定位的矿帽统一编号管理，做到一帽一卡，矿帽发放时交旧领新，并随人员调整实现动
态管理。
维运工区负责识别卡的安装、测试、维护、更换、
注册、更改。
对矿帽及识别卡进行人为破坏的一定要从严处理，加大考核力度。对临时下井任务人员暂行借用矿帽管理，借用矿帽由维运工区灯房集中管理并负责在系统进行登记，同时在客房澡堂放置部分矿帽备用。
凡因工作调动不再使用井下人员定位系统的人员，必须由维运工区办理完成交帽手续，方可办理调动手
续。
三、瓦斯监测监控系统管理规定
第一条通风工区负责瓦斯监测监控系统的整体
规划、设计、延伸、改造、运行维护和管理。
第二条瓦斯监测监控系统设备及交换机必须按产品使用说明书的要求在入井前进行地面调试，在井下安装后要进行运转前的井下调试，在正常运行期间
还要定期进行检查调试。
第三条瓦斯监测监控设备在井下连续运行时间达到6—1 2月，必须要运到井上进行全面检修、清扫、
调试、校正。
第四条瓦斯监测维修工对井下安全监测装置要经常维修、校正。综采工作面每3天一次，掘进工作面每周进行一次巡回检查，发现问题及时处理。运行中发生故障，井下无法处理时，应在8小时内换上备用零件（更换期间应采取相应的安全措施）。
第五条安装在采煤机、掘进机上的机载断电仪由司机负责监护，每班至少检查清扫一次断电仪上的
积尘，以保证仪器正常工作。
第六条瓦斯检查员每班至少对所管辖范围内监测装置和支线电缆进行一次外观检查，发现问题及时汇报通风调度和协助进行处理。
第七条对需要经常移动的探头、声光箱及电缆，只许采、掘、队、班、组长在瓦斯检查员或专职放炮员的监护下按规定进行移动。严禁擅自移动或停用。停用沼气报警断电装置必须经矿长、矿总工程师批准。停用其它监测装置必须经通风区主管工程师批准，否则追究停用者责任，并规定给予经济处罚。
四、考核规定
第一条因员工不熟悉井下工业以太环网、井下人员定位系统和瓦斯监测监控系统实施的重要性及相关管理规定而造成各系统运行故障，每出现一次，联责考核责任人所在队组党政正职各200元、车间党政
正职各100元。
第二条私自改变井下工业以太环网、井下人员定位系统和瓦斯监测监控系统相关线路、设备、附属设施及其连接关系，从而造成系统运行故障的，除要求责任人照价赔偿外，考核责任人2000～10000元。
第三条凡发生故意破坏、盗窃私自改变井下工业以太环网、井下人员定位系统和瓦斯监测监控系统
相关线路、设备、附属设施的，考核责任人20000～50000元，直至解除劳动合同；情节严重的必须由公安保卫部门追究刑事责任。
第四条因光缆故障影而无法确定责任人时，考核线路责任单位1000元，党政正职500元。
第五条在各类故障排除过程，因信息中心或各配合单位人员组织不到位时，考核责任单位分管领导100元；因施工人员工作不到位时，考核责任人每人
100元。
第六条井下人员定位系统矿帽和识别卡造成丢失和损坏的，由责任人赔偿500元，由维运工区重新
配发。
第七条井下人员定位系统矿帽和识别卡出现人为拆卸、破坏等情况的，由责任人赔偿500元，视情节考核责任人2000～5000元，联责责任人所在队组党政正职各1000元，单位党政正职及人事主任各500
元。
第八条瓦斯监测监控系统凡发生探头、分站、电源、交换机被损坏，采区电缆、采掘工作面电缆、光缆被砸断、损坏等事故，经矿组织事故分析，要追究所在队组当班区(队)班、组长及责任人的责任，对
责任人罚款2000元，无责任人集体罚款5000元，联责队组当班区(队)班、组长每人200元。
第九条因其他意外影响系统正常运行，由矿组织事故分析，根据事故分析结果对有关责任人和责任
单位进行考核。
二〇〇七年十二月十日 .
工业以太环网系统
工业以太环网系统 建设方案 建设单位： 供货单位：####################### 日期：2019年1月
目录
1) 本技术方案广泛适用于煤矿综合自动化系统。 2) 我方保证提供设备符合国家标准、规范和本规格书的优质产品及其相应的优质服务。 3) 本技术方案为综合自动化系统初步设计方案，井下子系统接入综合自动化系统时需结合实际情况制定子系统接入实施方案。 系统实施原则及建设内容规划 1) 系统设计、实施始终遵循煤矿安全综合自动化系统等相关标准。 2) 系统建设采用“统筹规划，统一组织，分步实施，急用先建，突出重点，慎重投入”的指导思想。 3) 结合煤矿实际情况进行综合设计。 4) 为建设一个稳定、高效的1000M环网平台，能可靠传输数据、语音、图像等信息以满足日益复杂的安全生产管理需要，提高安全生产管理水平。 5) 提供多种子系统接入方式以满足现场各种异构设备接入，保护已有投资。 系统设计原则 考虑到综合自动化系统工程的实际需要和将来的发展趋势，各系统的实际需求及具体的使用特性，同时兼顾技术新旧更替不断加快的特点，项目的设计原则为：“先进性、成熟性、实用性、安全性、实时性、易操作性、完整性、可查询性、互联性和可扩展性、经济性”。为了使所设计的方案尽可能满足矿方实际的需求，使系统正常、高效地运转，整体方案设计遵循以下设计原则： ? 先进性、成熟性 使用先进、成熟、实用和具有良好发展前景的技术，使得各个子系统具有较长的生命周期，不盲目追求高档次，既能满足当前的需求，又能适应未来的发展。 ? 实用性 由于现代煤矿企业的安全、生产监控及调度任务、各职能部门之间业务的联系在很大程度上是以网络为基础，而安全、生产监控则对数据的实时性要求很高。因此，在设计上应保证网络的处理能力和带宽。 ? 可靠性 高效稳定的系统，能提供全年365 天，一天24 小时的不停顿运作。对于安装的服务器、终端设备、网络设备、控制设备与布线系统，必须能适应严格的工作环境，特别考虑要适应煤矿井下高温、高湿、高瓦斯的客观环境，以确保系统稳定。实时监控的不可间断性决定了在网络设计中（尤其是网络主干）必须考虑提高网络运行的可靠性，保证系统在一个节点出现意外时整个系统仍能运行。因此，在硬件选型、线路、支撑环境及结构上都必须高质量，并保证核心网络设备具备冗余。同时，采用先进的防火墙+网闸技术保证系统的安全。 ? 安全性 网络的各个环节要尽可能多的提供安全保密措施，来保证网络的性能。安全措施应包括：防病毒、防黑客、防止非法或越权访问、传输加密、安全策略控制等。 ? 易操作性 先进且易于使用的图形人机界面功能，提供信息共享与交流、信息资源查询与检索等有效工具。
工业以太网与现场总线的优缺点 1 引言 用于办公室和商业的以太网伴随着现场总线大战硝烟已悄悄地进入了控制领域，近年来以太网更是走向前台，发展迅速，颇引人注目。究其原因，主要由于工业自动化系统正向分布化、智能化的实时控制方面发展，其中通信已成为关键，用户对统一的通信协议和网络的要求日益迫切。另一方面，Intranet/Internet等信息技术的飞速发展，要求企业从现场控制层到管理层能实现全面的无缝信息集成，并提供一个开放的基础构架，而目前的现场总线尚不能满足这些要求。 现场总线的出现确实给工业自动化带来一场深层次的革命，但多种现场总线互不兼容，不同公司的控制器之间不能实现高速的实时数据传输，信息网络存在协议上的鸿沟,导致“自动化孤岛”现象的出现，促使人们开始寻求新的出路并关注到以太网。同时现场总线的传输速率也远远不如工业以太网传输速率快。 2 以太网与工业以太网 2.1 什么是以太网与工业以太网 以太网是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。该标准定义了在局域网（LAN）中采用的电缆类型和信号处理方法。以太网在互联设备之间以10～100Mbps的速率传送信息包，双绞线电缆型号为10 Base T。以太网由于其低成本、高可靠性以及10Mbps的速率而成为应用最为广泛的以太网技术。直扩的无线以太网可达11Mbps，许多制造供应商提供的产品都能采用通用的软件协议进行通信，开放性好。 普通以太网应用到工业控制系统，这种网络叫工业以太网。 2.2 以太网具有的优点 （1）具有相当高的数据传输速率（目前已达到100Mbps），能提供足够的带宽； （2）由于具有相同的通信协议，Ethernet和TCP/IP很容易集成到IT（信息技术）世界； （3）能在同一总线上运行不同的传输协议，从而能建立企业的公共网络平台或基础构架；
以太环网解决方案 1、介绍 在数据通信的二层网络中，一般采用生成树(STP) 协议来对网络的拓扑进行保护。STP协议族是由IEEE实现了标准化，主要包括STR RSTF和MSTP等几种协议。STP最初发明的是目的是为了避免网络中形成环路， 出现广播风暴而导致网络不可用，并没有对网络出现拓扑变化时候的业务收敛时间做出很高的要求。实践经验表明，采用STP 协议作为拓扑保护的网络，业务收敛时间在几十秒的数量级；后来的RSTP对STP机制进行了改进，业务收敛时间在理想情况下可以控制在秒级左右；MSTPfc要是RSTP 的多实例化，网络收敛时间与RSTP 基本相同。 近几年，随着以太网技术在企业LAN网络里面得到广泛应用的同时，以太网技术开始在运营商城域网络发展；特别是在数据，语音，视频等业务向IP 融合的趋势下，增强以太网本身的可靠性，缩短网络的故障收敛时间，对语音业务，视频等业务提供满意的用户体验，无论对运营商客户，还是对于广大的企业用户，都是一个根本的需求。 为了缩短网络故障收敛时间，H3C推出了革新性的以太环网技术 RRP(P Rapid Ring Protection Protocol ，快速环网保护协议)。RRPF技术是一种专门应用于以太网环的链路层协议，它在以太网环中能够
防止数据环路引起的广播风暴，当以太网环上链路或设备故障时，能迅速切换到备份链路，保证业务快速恢复。与STP协议相比，RRPP协议具有算法简单、拓扑收敛速度快和收敛时间与环网上节点数无关等显著优势。 H3C基于RRPP勺以太环网解决方案可对数据，语音，视频等业务做出快速的保护倒换，协同高中低端交换机推出整体的环网解决方案，为不同的应用场景提供不同的解决方案。 2、技术应用背景 当前多数现有网络中采用星形或双归属组网模型，多会存在缺乏有效保护和浪费网络资源等诸多问题，如下图所示： 图1 城域网现网存在的问题 环网优化后的结果如下图所示： 图2 环网应用到城域网中的优势 环网拓扑下的网络由于节点间的光纤分别走不同的管道，不会存 在SRG的问题，同时提供快速的保护倒换。H3C以太环网解决方案， 成功地解决现网存在的问题，既节省用户建网成本，又提高网络的可靠
以太网与令牌环网的区别 一、介绍 以太网： 以太网是20世纪70年代初又Bod Metcalfe和David Boggs发明的，并以历史上表示传播电磁波的以太（Ether）命名。在1980年，DEC、lntel和Xerox三家公司联合开发成为一个标准。1982年电子和电气工程师协会802委员会在此基础上制定了第一个局域网标准，编号为802.3。 令牌环网： 令牌环网是IBM公司于70年代发展的，现在这种网络比较少见。在老式的令牌环网中，数据传输速度为4Mbps或16Mbps，新型的快速令牌环网速度可达100Mbps。令牌环网的传输方法在物理上采用了星形拓扑结构，但逻辑上仍是环形拓扑结构。结点间采用多站访问部件（Multistation Access Unit，MAU）连接在一起。MAU是一种专业化集线器，它是用来围绕工作站计算机的环路进行传输。由于数据包看起来像在环中传输，所以在工作站和MAU中没有终结器。 二、区别 （一）工作原理 以太网的工作原理 当以太网中的一台主机要传输数据时，它将按如下步骤进行： 1、监听信道上收否有信号在传输。如果有的话，表明信道处于忙状态，就继续监听，直到信道空闲为止。 2、若没有监听到任何信号，就传输数据 3、传输的时候继续监听，如发现冲突则执行退避算法，随机等待一段时间后，重新执行步骤1（当冲突发生时，涉及冲突的计算机会发送会返回到监听信道状态。） 4、若未发现冲突则发送成功，所有计算机在试图再一次发送数据之前，必须在最近一次发送后等待9.6微秒（以10Mbps运行）。 令牌环网的工作原理 1、具有特定格式的令牌帧绕环行使，将访问媒体的权利从一个结点传递到物理连接的另外一个结点（从一个RPU传递到物理链路另一端的RPU）；
以太环网解决方案技术白皮书 关键词：RRPP 摘要：以太环网解决方案主要以RRPP为核心的成本低高可靠性的解决方案。 缩略语清单： 1介绍 在数据通信的二层网络中，一般采用生成树(STP)协议来对网络的拓扑进行保护。STP协议族是由IEEE实现了标准化，主要包括STP、RSTP和MSTP等几种协议。STP最初发明的是目的是为了避免网络中形成环路，出现广播风暴而导致网络不可用，并没有对网络出现拓扑变化时候的业务收敛时间做出很高的要求。实践经验表明，采用STP协议作为拓扑保护的网络，业务收敛时间在几十秒的数量级；后来的RSTP对STP机制进行了改进，业务收敛时间在理想情况下可以控制在秒级左右；MSTP主要是RSTP的多实例化，网络收敛时间与RSTP基本相同。 近几年，随着以太网技术在企业LAN网络里面得到广泛应用的同时，以太网技术开始在运营商城域网络发展；特别是在数据，语音，视频等业务向IP融合的趋势下，增强以太网本身的可靠性，缩短网络的故障收敛时间，对语音业务，视频等业务提供满意的用户体验，无论对运营商客户，还是对于广大的企业用户，都是一个根本的需求。 为了缩短网络故障收敛时间，H3C推出了革新性的以太环网技术——RRPP（Rapid Ring Protection Protocol，快速环网保护协议）。RRPP技术是一种专门应用于以太网环的链路层协议，它在以太网环中能够防止数据环路引起的广播风暴，当以太网环上链路或设备故障时，能迅速切换到备份链路，保证业务快速恢复。与STP协议相比，RRPP协议具有算法简单、拓扑收敛速度快和收敛时间与环网上节点数无关等显著优势。 H3C基于RRPP的以太环网解决方案可对数据，语音，视频等业务做出快速的保护倒换，协同高中低端交换机推出整体的环网解决方案，为不同的应用场景提供不同的解决方案。 2技术应用背景 当前多数现有网络中采用星形或双归属组网模型，多会存在缺乏有效保护和浪费网络资源等诸多问题，如下图所示：
工业以太环网设计方案 1.1概述 掌石沟煤业是基本实现机械化生产，具有复杂生产系统的矿井，为提高矿井的生产效率，对矿井综采工作面、顺槽胶带、主运输系统、通风机房、井下变电所等环节实施统一操作、集中监控、统一调度。各矿综合自动化系统，根据管控一体化思想，以三层网络为基础，结合自动化、信息、计算机、网络、通讯的新理论和技术，采用世界先进的自动化产品、网络产品和工业控制软件、数据库软件，将煤矿生产、管理的各个环节，统一在一个网络平台上，形成一个统一、完整的有机整体，使其在系统结构、网络通讯、自动化覆盖范围方面处于同类矿井的领先水平。 1.1.1设计综述 掌石沟煤业综合自动化控制网络系统的建设应遵循数字化、高速化、智能化、标准化、安全可靠、易扩充升级的原则进行设计，同时充分考虑公司综合自动化系统总体规划和综合自动化系统网络建设的现状。 对于掌石沟煤业工业综合自动化平台网络系统，在井上和井下设置的高速以太环网，主链路采用千兆光纤。在核心层采用千兆工业以太网技术，通过千兆链路将各环网的交换设备连接到网络系统的核心层次，同时具备高冗余性能。 各环网结点主要是连接结点交换机附近的工业设备，以达到控制和信息采集的目的信息层：建设信息管理网，采用标准TCP/IP协议和以太网技术。实现矿区各个管理部门的网络连接，实现人、财、物以及工程项目管理的综合自动化，能对煤炭的生产状况进行实时监视,为管理决策提供依据。
控制层：建设综合自动化控制网，采用工业以太环网+现场工业总线来实现，实现 将井上和井下区域控制器和设备监控站所采集的信息和控制信号传送给有关系统。 设备层：在设备控制层主要是煤矿各专业控制子系统。 1.2控制层网络设备的技术与产品选型 本方案将采用基于以太网TCP/IP的工业以太网技术，传输介质采用层绞式矿用阻燃型光缆，网络结构采用基于光纤工业以太网的环形架构。 1.2.1技术选择 现代煤矿的生产监控管理系统中往往使用到多家厂商提供的多种不同类型的设备，为 了达到方便管理，保证系统运行稳定的目的，必须选择一个开放的通信平台，并将各种不同类型设备的通信统一到这一标准通信平台之上。为保证良好的兼容性和可扩充性，建议使用以太网TCP/IP技术作为整个系统的通信标准。如有其他类型的通信格式，如RS232 RS485或其他专用通信接口等等，均可通过协议网关转换为以太网信息包，在IP网络上进行传送。以太网TCP/IP技术具有以下的优势： 随着企业的发展、各种新技术的应用，可以预见，对网络的带宽要求也会越来越高， 比如基于网络的视频监控传输应用和井下设备信息数据采集等都需要进行大量数据的传输。 以太网技术具有相当高的数据传输速率（目前已有成功案例应用于井下工业环境下的以太 网交换机），能提供足够的带宽； 能在同一总线上运行不同的传输协议，从而能建立企业的公共网络平台或基础构架； 支持交互式和开放的数据存取技术；沿用多年，已为众多的技术人员所熟悉，市场上能提供广泛的设置、维护和诊断工具，成为事实上的统一标准；
以太网技术在工业控制领域的应用及意义 随着计算机和网络技术的飞速发展，在企业网络不同层次间传送的数据信息己变得越来越复杂，工业网络在开放性、互连性、带宽等方面提出了更高的要求。现场总线技术适应了工业网络的发展趋势，用数字通信代替传统的模拟信号传输，大量地减少了仪表之间的连接电缆、接线端口等，降低了系统的硬件成本，被誉为自动化领域的计算机局域网。 现场总线的出现，对于实现面向设备的自动化系统起到了巨大的推动作用，但现场总线这类专用实时通信网络具有成本高、速度低和支持应用有限等缺陷，以及总线通信协议的多样性使得不同总线产品不能直接互连、互用和互可操作等，无法达到全开放的要求，因此现场总线在工业网络中的进一步发展受到了限制。 随着Internet技术的不断发展，以太网己成为事实上的工业标准，TCP/IP 的简单实用已为广大用户所接受，基于TCP/IP协议的以太网可以满足工业网络各个层次的需求。目前不仅在办公自动化领域，而且在各个企业的上层网络也都广泛使用以太网技术。由于它技术成熟，连接电缆和接口设备价格较低，带宽也在飞速增加，特别是快速Ethernet与交换式Ethernet的出现，使人们转向希望以物美价廉的以太网设备取代工业网络中相对昂贵的专用总线设备。 Ethernet通信机制 Ethernet是IEEE802. 3所支持的局域网标准，最早由Xerox开发，后经数字仪器公司、Intel公司和Xerox联合扩展，成为Ethernet标准。Ethernet采用星形或总线形结构，传输速率为10Mb/s，100 Mb/s，1000 Mb/s或是更高，传输介质可采用双绞线、光纤、同轴电缆等，网络机制从早期的共享式发展到目前盛行的交换式，工作方式从单工发展到全双工。 在OSI/ISO 7层协议中，Ethernet本身只定义了物理层和数据链路层，作为一个完整的通信系统，它需要高层协议的支持。自从APARNET将TCP/IP和Ethernet捆绑在一起之后，Ethernet便采用TCP/IP作为其高层协议，TCP用来保证传输的可靠性，IP则用来确定信息传递路线。 Ethernet的介质访问控制层协议采用CSMA/CD，其工作原理如下：某节点要
RPR以太环网功能 基于SDH的多业务传送节点的以太环网功能，是指在SDH环路中分配指定的环路带宽用来传送以太网业务。要求具有如下具体功能：1）以太网环路的传输链路带宽可配置； 华为公司Metro 设备提供弹性分组环功能（RPR），在2.5G的传输通道上可配置2个弹性分组环，其中每个弹性分组环由4个VC4通道组成，组成622M 双向环路承载RPR环路，实现以太业务的接入和汇聚。 2）以太网环路带宽的统计复用功能； 华为公司Metro 设备提供的弹性分组环（RPR）具备环网带宽统计复用功能，在RPR环路中的带宽可由接入该环路的所有节点动态公平共享。 环路对于业务流是统计复用的，各业务流可以共享环路带宽。对于需要有质量保障的业务流确保优先传送（对应高优先级），但对于不需要带宽保障的业务流是公平共享环路带宽的（对应低优先级）。对于低优先级的业务流来说，是加权公平共享环路带宽的。 公平算法实现了带宽的公平接入,简化了流量配置,提高了服务质量:参照下图,高优先级业务不参与公平算法, 完全由人工来配置, 站点C到站点D有20M的高优先级业务,站点C到站点E 有50M的高优先级业务,站点D到站点F有100M的高优先级业务; 低优先级的业务参与公平算法,根据环路剩余带宽自动调节带宽. 假设站点B,站点C,站点D 接入的低优先级业务分别是180M,350M,270M. 那么这个环路的瓶颈在于站点D到站点E之间( 50M +100M +133M +133M + 133M = 550M的环路总带宽),通过带宽的调节,很快达到平衡,因此站点B到站点E有133M的低优先级业务, 站点C到站点F有133M的低优先级业务,站点D到站点G有133M的低优先级业务. 由此可见环路流量的公平算法提高了环路的带宽使用效率, 大大减轻了人工配置管理低优先级业务的劳动量。如果是ETRing组网，如果出现个别站点阻塞，会要造成其他站点低优先级业务大幅度抖动的现象，给用户的看法就是网络不稳定。RPR环路基本没有这种低优先级业务的大幅度抖动。
工业以太环网设计 方案
工业以太环网设计方案 1.1 概述 掌石沟煤业是基本实现机械化生产，具有复杂生产系统的矿井，为提高矿井的生产效率，对矿井综采工作面、顺槽胶带、主运输系统、通风机房、井下变电所等环节实施统一操作、集中监控、统一调度。各矿综合自动化系统，根据管控一体化思想，以三层网络为基础，结合自动化、信息、计算机、网络、通讯的新理论和技术，采用世界先进的自动化产品、网络产品和工业控制软件、数据库软件，将煤矿生产、管理的各个环节，统一在一个网络平台上，形成一个统一、完整的有机整体，使其在系统结构、网络通讯、自动化覆盖范围方面处于同类矿井的领先水平。 1.1.1 设计综述 掌石沟煤业综合自动化控制网络系统的建设应遵循数字化、高速化、智能化、标准化、安全可靠、易扩充升级的原则进行设计，同时充分考虑公司综合自动化系统总体规划和综合自动化系统网络建设的现状。 对于掌石沟煤业工业综合自动化平台网络系统，在井上和井下设置的高速以太环网，主链路采用千兆光纤。在核心层采用千兆工业以太网技术，经过千兆链路将各环网的交换设备连接到网络系统的核心层次，同时具备高冗余性能。
?各环网结点主要是连接结点交换机附近的工业设备，以达到控制和信息采集的目的信息层：建设信息管理网，采用标准TCP/IP协议和以太网技术。实现矿区各个管理部门的网络连接，实现人、财、物以及工程项目管理的综合自动化，能对煤炭的生产状况进行实时监视,为管理决策提供依据。 ?控制层：建设综合自动化控制网，采用工业以太环网+现场工业总线来实现，实现将井上和井下区域控制器和设备监控站所采集的信息和控制信号传送给有关系统。 ?设备层：在设备控制层主要是煤矿各专业控制子系统。 1.2 控制层网络设备的技术与产品选型 本方案将采用基于以太网TCP/IP的工业以太网技术，传输介质采用层绞式矿用阻燃型光缆，网络结构采用基于光纤工业以太网的环形架构。 1.2.1 技术选择 现代煤矿的生产监控管理系统中往往使用到多家厂商提供的多种不同类型的设备，为了达到方便管理，保证系统运行稳定的目的，必须选择一个开放的通信平台，并将各种不同类型设备的通信统一到这一标准通信平台之上。为保证良好的兼容性和可扩充性，建议使用以太网TCP/IP技术作为整个系统的通信标准。如有其它类型的通信格式，如RS232，RS485或其它专用通信接口等
碾沟煤矿工业以太环网技术方案
工业以太网系统技术方案 一、前言 近年来，随着世界科技的发展与全球化，我国提出了两花融合的战略目标，两华融合是信息化和工业化的高层的深度结合，是指以信息化带动工业化、一工业化促进信息化，走新型工业化道路；两化融合的核心就是信息化支撑，追求可持续发展模式，两化融合在煤炭产业就是煤矿生产过程监控，全矿井安全生产安全环境监测，生产过程信息综合利用等方面的自动化、智能化和网络化。通过建立以工业以太网维基础平台，实现各自动化控制系统的集中监控，形成完整的管制一体化综合应用系统。 以太网视一种计算机局域网组网技术。IEEE制定的IEEE802.3标准给出了以太网的技术标准。它规定了包括物理层的连线、电信号和介质访问协议的内容。以太网视当前应用最普遍的局域网技术。它很大程度上取代了其他局域网标准，如令牌环网、FDDI和ARCNET. 以太网的标准拓扑结构为总线型拓扑，但目前的快速以太网为了最大程度的减少冲突，最大程度的提高网络速度和使用效率，使用交换机来进行网络连接和组织，这样，一台瓦那个的拓扑结构就成了星型，但在逻辑上，以太网仍然使用总线型拓扑和CSMA/CD(即带冲突检测的载波监听多路访问)的总线争用技术。 二、系统实施细则 作为减少数字化矿井，必须站在煤矿企业的高度去整体规划和设计，其最终的效益要体现在煤矿企业整体效益上，而非在某个生产局部环节，因此作为数字化矿井构架必须充分考虑影响企业最终效益的方方面面，必须涵盖煤矿企业经营管理、安全监控、生产控制、设备监控等各个层面。 2.1系统设计原则 考虑到阳泉煤业集团和顺新大地煤矿综合自动化系统工程的实际需要和将来的发展趋势，各系统的实际需求及具体的使用特性，同时兼顾技术新旧更替不断加快的特点，项目是设计原则为：“先进性、成熟性、使用性、安全性、实时性、易操作性、完整性、可查性、互联性和可扩展性、经济性”。为了使所设计的方案尽可能满足矿方实际的需求，使系统正常、高效地运转，整体方案设计遵循以下设计原则： 先进性、成熟性 使用先进、成熟、实用和具有良好发展前景的技术，使得各个子系统具有较长的生命周期，不盲目追求高档次，既满足当前的需求，又适应未来的发展。 实用性 由于现代煤矿企业的安全、生产监控及调度任务、各职能部门之间业务的联系在很大程度上是以网络为基础，而安全、生产监控则对数据的实时性要求很高。因此，在设计上应保证网络的处理能力和宽带。 可靠性 高效稳定的系统，能提供全年365天，一天24小时的不停顿运作，对于安装的服务器、终端设备、网络设备、控制设备与布线系统，必须能适应严格的工作环境，特别考虑要适应煤矿井下高温、高湿、高瓦斯的客观环境，以确保系统稳定，实时监控的不可间断性决定了在网络设计中（尤其是网络主干）必须考虑提高网络运行的可靠性，保证系统在一个节点出现意外时，整个系统仍能运行。因此，在硬件选型、线路、支撑环境及结构上都必须高质量，并保证核心网络设备具备冗余。同时，采用先进的防火墙+网闸技术保证系统的安全。 安全性 网络的各个环节要尽可能多的提供安全保密措施，来保证网络的性能。安全措施应包括：防病毒，防黑客、防止非法或越权访问、传输加密、安全策略控制等。
工业以太网和工业实时以太网的安装,调试和诊断技术（一） 1 前言 自从20世纪70年代中期，美国XEROX公司提出了以太网这个新概念，首次提出采用一种传输媒介将Xerox打印机与数个计算机相连进行通讯的构思，即带有冲突检测的载波侦听多路存取（CSMA/CD）的方法以后，短短的三十多年以来，随着科技的不断发展，这一设想在实践中得到了不断的改进，从而形成一致而又强大的局域网技术。IT的工程师们从实际应用出发采取了各种措施改进以太网的技术，今天，作为物理层基础的以太网与最广泛的，标准化的通信协议的TCP/IP的有机结合，成为了现代通信技术最成熟的使用方法。 图1 Robert M. Metcalfe博士著名的草图 以太网技术在办公领域的广泛应用使得从事自动控制技术研究的人们自然而然想到是否也能将日益发展、日益标准化的以太网技术应用到工业的领域之中来。因此，近几年来，在国内的自动控制领域中产生了一个非常热门的话题，即现场总线技术与以太网技术之争，尽管现场总线技术近十多年来在工业控制领域得到了迅速发展，并且在工业自动化系统中得到了广泛的应用。然而随着IT 技术的不断革新，通讯网络技术的不断完善，使得当前从事自动化技术的专业人员面临着一个问题：是否刚刚进入中国的现场总线将被以太网技术所代替？是否Ethernet就是现场总线的未来呢？目前为止，我们对于这个问题还不能给予一个简单的回答，但是专家们公认：自动化技术中通信方式一直在发展变化，并逐渐趋向开放和透明的系统解决方案。信息的连续性正在变得越来越重要。这时候引入以太网和互联网技术将会使目前所谓集中型自动化系统真正成为带有分散型智能化的网络控制。以太网虽然不是一种现场总线，是属于局域网技术，主要用于办公管理系统的通讯。但是由于这种通讯方法的广泛应用和技术的完整性，很多研究人员一直在探索如何将以太网技术应用于工业控制系统领域中去，以满足工业控制系统对通讯提出的要求。但是现场工程师们对以太网的了解大多来自他们对传统商业以太网的认识。许多控制系统工程的网络通信的实施往往由IT部门的技术人员来实施。但是，IT工程师们对于以太网的了解，仅仅局限于办公自动化商业以太网的实施经验，不能发挥以太网在工业控制系统中应用的真正的
工业以太环网设计方案 1.1 概述 掌石沟煤业是基本实现机械化生产，具有复杂生产系统的矿井，为提高矿井的生产效率，对矿井综采工作面、顺槽胶带、主运输系统、通风机房、井下变电所等环节实施统一操作、集中监控、统一调度。各矿综合自动化系统，根据管控一体化思想，以三层网络为基础，结合自动化、信息、计算机、网络、通讯的新理论和技术，采用世界先进的自动化产品、网络产品和工业控制软件、数据库软件，将煤矿生产、管理的各个环节，统一在一个网络平台上，形成一个统一、完整的有机整体，使其在系统结构、网络通讯、自动化覆盖范围方面处于同类矿井的领先水平。 1.1.1 设计综述 掌石沟煤业综合自动化控制网络系统的建设应遵循数字化、高速化、智能化、标准化、安全可靠、易扩充升级的原则进行设计，同时充分考虑公司综合自动化系统总体规划和综合自动化系统网络建设的现状。 对于掌石沟煤业工业综合自动化平台网络系统，在井上和井下设置的高速以太环网，主链路采用千兆光纤。在核心层采用千兆工业以太网技术，通过千兆链路将各环网的交换设备连接到网络系统的核心层次，同时具备高冗余性能。 各环网结点主要是连接结点交换机附近的工业设备，以达到控制和信息采集的目的信息层：建设信息管理网，采用标准TCP/IP协议和以太网技术。实现矿区各个管理部门的网络连接，实现人、财、物以及工程项目管理的综合自动
化，能对煤炭的生产状况进行实时监视,为管理决策提供依据。 控制层：建设综合自动化控制网，采用工业以太环网+现场工业总线来实现，实现将井上和井下区域控制器和设备监控站所采集的信息和控制信号传送给有关系统。 设备层：在设备控制层主要是煤矿各专业控制子系统。 1.2 控制层网络设备的技术与产品选型 本方案将采用基于以太网TCP/IP的工业以太网技术，传输介质采用层绞式矿用阻燃型光缆，网络结构采用基于光纤工业以太网的环形架构。 1.2.1 技术选择 现代煤矿的生产监控管理系统中往往使用到多家厂商提供的多种不同类型的设备，为了达到方便管理，保证系统运行稳定的目的，必须选择一个开放的通信平台，并将各种不同类型设备的通信统一到这一标准通信平台之上。为保证良好的兼容性和可扩充性，建议使用以太网TCP/IP技术作为整个系统的通信标准。如有其他类型的通信格式，如RS232，RS485或其他专用通信接口等等，均可通过协议网关转换为以太网信息包，在IP网络上进行传送。以太网TCP/IP技术具有以下的优势： 随着企业的发展、各种新技术的应用，可以预见，对网络的带宽要求也会越来越高，比如基于网络的视频监控传输应用和井下设备信息数据采集等都需要进行大量数据的传输。以太网技术具有相当高的数据传输速率(目前已有成功案例应用于井下工业环境下的以太网交换机)，能提供足够的带宽；
井下工业以太环网管理规定 井下工业以太环网是我矿全面实现井下工业自动化和信息化整合的基础，是井下各类设备工况信息采集、传输的基础和平台。我矿将在此基础上逐步实现井下电网、皮带运输、轨道运输、采掘设备、煤仓仓位、供排水、供液等系统信息的采集、传输、集成。为保证井下工业以太环网、井下人员定位系统和瓦斯监测监控系统安全、可靠、稳定、高效运行，特制定 本管理规定。 一、井下工业以太环网管理规定 第一条信息中心负责井下工业以太环网的整体规划、设计、延伸、改造、运行维护和管理。 第二条信息中心负责井下工业以太环网相关线路和设备的巡检、保养、维护和管理，发现问题及时组织处理。井下无法处理时，应在8小时内换上备用零件（更换期间应采取相应的安全措施）。 第三条未经信息中心允许，不得私自改变井下工业以太环网及其上运行的其他系统相关线路、设备、 附属设施及其接连关系。 第四条机电工区负责井下工业以太环网及运行系统相关设备电源防爆管理。
第五条井下工业以太环网交换机主要安装在各个采区配电室，设备安全及用电保障由责任单位负责。 布设地点如下表： 第六条井下工业以太环网光缆铺设在大巷和轨道巷中，运输工区负责大巷中光缆线路安全，通风工区负责轨道巷中光缆线路安全。
第七条因生产实际需要井下工业以太环网线路改路、延长或出现其它情况的，由当事单位和信息中心协调，信息中心负责方案的提供及施工组织，相关 单位积极配合。 第八条由于生产施工造成工业以太环网相关线路、设备及附属设施故障影响井下工业以太环网通讯时，由事故单位及时向矿总调和信息中心汇报，由信息中心组织相关人员抢修。 第九条信息中心对工业以太环网线路、设备及附属设施进行巡检或维修时，运输工区和通风工区安 排专人配合。 第十条在井下工业以太环网上运行的相关系统 另行制定管理制度。 二、井下人员定位系统管理规定 第一条信息中心负责井下人员定位系统的整体规划、设计、延伸、改造、运行维护和管理。 第二条在井下工业以太环网上运行的井下人员定位系统相关线路设备由信息中心负责维护和管理。未经信息中心许可，不得私自改变井下人员定位管理系统相关线路、设备、附属设施及其接连关系。
EtherCAT（以太网控制自动化技术）是一个以以太网为基础的开放架构的现场总线系统，EterCAT名称中的CAT为ControlAutomation Technology（控制自动化技术）首字母的缩写。最初由德国倍福自动化有限公司(Beckhoff AutomationGmbH)研发。EtherCAT为系统的实时性能和拓扑的灵活性树立了新的标准，同时，它还符合甚至降低了现场总线的使用成本。EtherCAT的特点还包括高精度设备同步，可选线缆冗余，和功能性安全协议(SIL3)。 Ethernet/IP是一个面向工业自动化应用的工业应用层协议。它建立在标准UDP/IP与TCP/IP 协议之上，利用固定的以太网硬件和软件，为配置、访问和控制工业自动化设备定义了一个应用层协议西蒙公司开发 PROFINET由PROFIBUS国际组织（PROFIBUS International，PI）推出，是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。作为一项战略性的技术创新，PROFINET为自动化通信领域提供了一个完整的网络解决方案，囊括了诸如实时以太网、运动控制、分布式自动化、故障安全以及网络安全等当前自动化领域的热点话题，并且，作为跨供应商的技术，可以完全兼容工业以太网和现有的现场总线（如PROFIBUS）技术，保护现有投资。 PROFINET是适用于不同需求的完整解决方案，其功能包括8个主要的模块，依次为实时通信、分布式现场设备、运动控制、分布式自动化、网络安装、IT标准和信息安全、故障安全和过程自动化。 MODBUS/TCP是简单的、中立厂商的用于管理和控制自动化设备的MODBUS系列通讯协议的派生产品。显而易见，它覆盖了使用TCP/IP协议的“Intranet”和“Internet”环境中MODBUS 报文的用途。协议的最通用用途是为诸如PLC’s，I/O模块，以及连接其它简单域总线或I/O 模块的网关服务的。 MODBUS/TCP协议是作为一种（实际的）自动化标准发行的。既然MODBUS已经广为人知，该规范只将别处没有收录的少量信息列入其中。然而，本规范力图阐明MODBUS中哪种功能对于普通自动化设备的互用性有价值，哪些部分是MODBUS作为可编程的协议交替用于PLC’s的“多余部分”。 它通过将配套报文类型“一致性等级”，区别那些普遍适用的和可选的，特别是那些适用于特殊设备如PLC’s的报文。 POWERLINK=CANopen+Ethernet 鉴于以太网的蓬勃发展和CANopen在自动化领域里的广阔应用基础，EthernetPOWERLINK 融合了这两项技术的优点和缺点，即拥有了Ethernet的高速、开放性接口，以及CANopen在工业领域良好的SDO 和PDO 数据定义，在某种意义上说POWERLINK就是Ethernet 上的CANopen，物理层、数据链路层使用了Ethernet介质，而应用层则保留了原有的SDO和PDO 对象字典的结构 虽然这些工业以太网都是国际标准，但是指的是IEC 61784里的标准，但是这些工业以太网不都是标准的以太网。即这些工业以太网并不都是符合IEEE802.3U的标准，这当中只有Modbus-TCP和EtherNet/IP是符合IEEE802.3U的，只有符合IEEE802.3U标准的，才能与IT 和以太网将来的发展相兼容。而不符合IEEE802.3U标准的，基本上可以讲不是以太网，它们都对以太网进行了修改，或者是硬件或者是软件，已经不是以太网了。
Network World ? 网络天地Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程? 11【关键词】工业 以太网技术 冗余 工业以太网它的成本低，效率高，方便 安装且功耗较低吸引了越来越多的厂商。控制 系统和自动化系统通常使用的该技术来完成任 务。核电力的实际应用在许多领域，电力和运 输是一个复杂的工业，控制环境变化使用户对 以太网的可靠性的要求也越来越高。为了保证 整个通信系统的网络系统不受干扰通信系统的 影响，或产生其他通信或通信系统瘫痪的问题， 以太网冗余技术被广泛采用来提高容错率。 1 工业以太网技术 以太网具有通信速率高、兼容性好、互 联扩展性好、功耗低、安装方便等优点。所谓 的工业以太网是什么？其实就是在工业上广泛 应用的一种技术，与其他以太网的技术都是类 似的。因此，工业以太网技术继承了以太网技 术的优势，与传统的现场总线相比较具有很多 优点。主要的有点体现在下面几个方面： （1）以太网在计算机网络技术中的应 用中最为广泛，它得到了广泛的技术支持。 以太网最典型的应用形式是以太网+TCP/ IP+Web 。常用的编程语言，如Java 、Visual C++和Visual Basic ，都支持以太网的应用开发， 这些编程语言特别受欢迎，软件开发人员都喜 欢应用这些编程语言，开发前景一片良好。工 业控制领域采用以太网通信，可以选择更多的 开发工具，开发环境。 （2）由于商用以太网的广泛应用，主要 的通信设备开发商和制造商致力于以太网交换 机的开发和生产，这使得工业以太网交换机更 便宜。因为他应用的广泛，硬件价格很低，现 在以太网网卡它的价格在现场总线价格的十分 之一左右，而且随着集成电路技术的快速发展， 其价格还会更低。 （3）目前，该技术比较成熟，广泛使用 的以太网通信速率为10M 、100M 和1000M 。 这比任何当前的现场总线都快。因此，以太网 能够满足工业控制对带宽不断增长的要求。工业以太网交换机环网冗余的实现 文/孟飞 （4）基于TCP/IP 协议模型的以太网是完全开放的。因此，信息网络与控制网络可以实现无缝集成。因此，嵌入式控制器、智能现场测控仪器和传感器可以方便地连接到现场控制网络，甚至管理网络。2 环网冗余技术以太网环网是环网冗余最为简单的拓扑结构。任何网络节点都有一个交换机和两个相邻的节点。如果其中一个端口被设置成了默认阻止，那么我们可以认为交换机此时工作正常，用来防止以太网的数据帧转发，并且保证它在物理上是一个循环，不论它有没有逻辑循环。所以，一般主交换机有两个端口，同时也存在两个检测问题的办法。首先端口为主端口和辅助端口，检测方法为故障报警以及循环检测，主端口包括环路上其他设备的端口，辅助端口为拥塞端口一般只存在一个，而检测主要是为了保证环网的连通性，以防发生问题。（1）主设备节点首先要转发端口，其次发送循环检测，所谓循环检测就是按照规定时间发送检测帧，它的功能为检测环网的问题，当它正常工作时主设备节点的下级端口就会接收环网一周左右的检测帧，但是在规定时间中没有接收到检测帧，主设备节点会快速的打开阻塞端口。以此保证它在逻辑上的线性结构，紧接着主设备节点要进行的是清空交换机中的转发表（FDB 表），清空之后会发送数据包，然后剩下的节点都会跟从主设备节点清空FDB 表。这样的话所有交换机就会学习新的网络拓扑。交换机的接口出现问题时就会向主设备节点报警，以此来打开拥塞控制，然后清空FDB 表，一般的环网交换机都存在两个接口，任意一个发生问题都会报警。在最后主节点将数据包发送到环上的每一个节点，节点接到指示后清空FDB 表并学习全新的拓扑结构。（2）环网冗余切换机制在环网出现问题的情况下，主要的设备实现节点定期发送测试帧在主端口，如果环网故障恢复，那么下一个测试帧就会准时接收端口，然后主节点就会恢复正常，从时间端口就会拥塞控制包，更新FDB 表，给传输节点发送控制消息，传输节点接收指示，根据指示内容也会更新FDB 表，并学习新的网络拓扑。3 以太网中环网冗余的具体实现之所以快速环网会被研究出来，主要是为了方便用户发现环网中存在的问题，以方便 及时的修复，以免造成更大的损失。这个技术是美国知名的控制公司研究实现的，它的工作原理主要如下：当环网出现断链的问题时，就可以在交换机上报警，用户就会收到报警的消息，从而及时的处理问题，该项技术的优点就是，可以快速的修复环网在网络上的故障，也是以此来减少因故障带来的损失。快速环网技术使用过程中时，我们可以形成一个简单地环网，首先在众多交换机当中设置一个主交换机，其次把每一个交换机的两个端口相互连接，还需要把每个交换机都设置成快速环网，这样连接的两个端口就可以保持正常运行。在主交换机的网络中会存在备用端口，所谓备用端口就是在紧急情况下可以进行网络修复的。网络在正常运行时，备用端口进入休眠状态，不会影响每个交换机之间的相互工作，如果备用端口被激活。那么就证明线缆连接中出现了问题，备用端口就会发挥它的作用，保证环网工作的正常进行，指导主交换机发起报警，出现的问题被修复之后，备用端口就会再次进入休眠状态。而且快速环网还可以支持双环网的连接，在每一个方面都会拥有更大的灵活性。4 总结随着工业以太网技术在工业控制领域的广泛应用，其可靠性越来越受到重视。保证工业以太网可靠性的方法是利用设备冗余为以太网中的交换设备和链路提供冗余保护。参考文献[1]周乐文.高可靠千兆以太网交换机研究[D].长沙：国防科技大学,2011.[2]邹航宇.工业以太网冗余协议研究[D].上海：上海交通大学,2013.[3]孙明刚.工业以太网中冗余问题的研究[D].成都：西南大学,2008.作者简介孟飞（1986-），男，河北省无极县人。硕士研究生学历。工程师。主要研究方向为计算机网络。作者单位北京计算机技术及应用研究所 北京市 100854
工业以太网网络规划原则 不管“工业 4.0”还是“工业互联网”其技术本质都是自动化与信息化的深度融合。在融合的过程中网络会不断地增长。不断增长的网络复杂度为工业控制网络的设计方法提出了新的挑战。 目前实际工业应用的网络一般由控制工程师成设计，网络性能主要由控制工程师经验决定。但是随着网络复杂度增加，这难以保持高效与可靠。在大规模网络中，如何确定网络性能的瓶颈变得非常的棘手。并且，小规模网络中获取的网络设计经验未必适用于大规模网络。控制工程师设计工业控制网络需要保障网络 QoS 性能，避免工业控制网络的性能成为工业自动化系统性能的瓶颈。 工业以太网技术具有价格低廉、稳定可靠、通信速率高、软硬件产品丰富、应用广泛以及支持技术成熟等优点，已成为最受欢迎的通信网络之一。近些年来，随着网络技术的发展，以太网进入了控制领域，形成了新型的以太网控制网络技术。这主要是由于工业自动化系统向分布化、智能化控制方面发展,开放的、透明的通讯协议是必然的要求。以太网技术引入工业控制领域，其技术优势非常明显。工业以太网制造现在信息的强大性跟控制的快捷性，能够实现快速的串联跟控制，为现代工业制造实现真正意义上的“E网到底”奠定了良好的基础。工业以太网已经被业内认为是未来控制网络的最佳解决方案，
也是当前现场总线中的主流技术（如下图1是工业以太网在工业控制系统的各个层级的应用）。 图1、工业以太网在自动化系统各个层级的应用 在上图中虽然从网络的网络上在自动化系统的各个层级都可以是以太网，但在各个层级上的以太网上运行的协议并不相同，这是由于控制系统的应用决定的。在控制系统的各个层级对传输的数据量、响应时间、传输的频次等的要求如下图2所示。
工业以太网入门教程[第1讲]——工业以太网联网 设备基本知识 今天的控制系统和工厂自动化系统，以太网的应用几乎已经和PLC一样普及。但现场工程师们对以太网的了解，大多来自他们对传统商业以太网的认识。很多控制系统工程的实施甚至是直接让IT部门的技术人员来实施。但是，IT工程师们对于以太网的了解，往往局限于办公自动化商业以太网的实施经验，可能导致工业以太网在工业控制系统中实施的简单化和商业化，不能真正理解工业以太网在工业现场的意义，也无法真正利用工业以太网内在的特殊功能，常常造成工业以太网现场实施的不彻底，给整个控制系统留下不稳定因素。 那么选择正确的工业以太网要考虑哪些因素？简单的来说，要从以太网通讯协议、电源、通信速率、工业环境认证考虑、安装方式、外壳对散热的影响、简单通信功能和通信管理功能、电口或光口的考虑。这些都是最基本需要了解的产品选择因素。如果对工业以太网的网络管理有更高要求，则需要考虑所选择产品的高级功能如：信号强弱、端口设置、出错报警、串口使用、主干(TrunkingTM)冗余、环网冗余、服务质量(QoS)、虚拟局域网(VLAN)、简单网络管理协议(SNMP)、端口镜像等等其他工业以太网管理交换机中可以提供的功能。不同的控制系统对网络的管理功能要求不同，自然对管理型交换机的使用也有不同要求。控制工程师们应该根据其系统的设计要求，挑选适合自己系统的工业以太网产品。 由于工业环境对工业控制网络可靠性能的超高要求，工业以太网的冗余功能应运而生。从快速生成树冗余(RSTP)、环网冗余(RapidRingTM)到主干冗余(TrunkingTM)，都有各自不同的优势和特点，控制工程师们可以根据自己的要求进行选择。为了更好地帮助大家了解和学习工业以太网冗余技术的特点，让我们首先回顾以下以太网设备的发展过程。 集线器 (Hub) 相信绝大多数人都熟悉集线器。很多人使用这种简易设备去连接各种基于以太网的设备，如个人计算机，可编程控制器等。集线器接收到来自某一端口的消息，再将消息广播到其它所有的端口。对来自任一端口的每一条消息，集线器都会把它传递到其它的各个端口。在消息传递方面，集线器是低速低效的，可能会出现消息冲突。然而，集线器的使用非常简单－实际上可以即插即用。集线器没有任何华而不实的功能，也没有冗余功能。 非管理型交换机 (Unmanaged Switch) 集线器的发展产生了一种叫非管理型交换机的设备。它能实现消息从一个端口到另一个端口的路由功能，相对集线器更加智能化。非管理型交换机能自动探测每台网络设备的网络速度。另外，它具有一种称为“MAC地址表”的功能，能识别和记忆网络中的设备。换言之，如果端口2收到一条带有特定识别码的消息，此后交换机就会将所有具有那种特定识别码的消息发送到端口2。这种智能避免了消息冲突，提高了传输性能，相对集线器是一次巨大的改进。然而，非管理型交换机不能实现任何形式的通信检测和冗余配置功能。 管理型交换机 (Managed Switch) 以太网连接设备发展的下一代产品是管理型交换机。相对集线器和非管理型交换机，管理型交换机拥有更多更复杂的功能，价格也高出许多－通常是一台非管理型交换机的3～4倍。管理型交换机提供了更多的功能，通常可以通过基于网络的接口实现完全配置。它可以自动与网络设备交互，用户也可以手动配置每个端口的网速和流量控制。一些老设备可能无法使用自动交互功能，因此手动配置功能是必不可缺的。 绝大多数管理型交换机通常也提供一些高级功能，如用于远程监视和配置的SNMP(简单网络管理协议)，用于诊断的端口映射，用于网络设备成组的VLAN(虚拟局域网)，用于确保优先级消息通过的优先级排列功能等。利用管理型交换机，可以组建冗余网络。使