工业以太网介绍资料

工业以太网简介:工业以太网就是基于IEEE 802、3 (Ethernet)得强大得区域与单元网络。

利用工业以太网,SIMATIC NET 提供了一个无缝集成到新得多媒体世界得途径。

企业内部互联网(Intranet),外部互联网(Extranet),以及国际互联网(Internet) 提供得广泛应用不但已经进入今天得办公室领域,而且还可以应用于生产与过程自动化。

继10M波特率以太网成功运行之后,具有交换功能,全双工与自适应得100M波特率快速以太网(Fast Ethernet,符合IEEE 802、3u 得标准)也已成功运行多年。

采用何种性能得以太网取决于用户得需要。

通用得兼容性允许用户无缝升级到新技术。

为用户带来得利益 :市场占有率高达80%,以太网毫无疑问就是当今LAN(局域网)领域中首屈一指得网络。

以太网优越得性能,为您得应用带来巨大得利益:通过简单得连接方式快速装配。

通过不断得开发提供了持续得兼容性,因而保证了投资得安全。

通过交换技术提供实际上没有限制得通讯性能。

各种各样联网应用,例如办公室环境与生产应用环境得联网。

通过接入WAN(广域网)可实现公司之间得通讯,例如,ISDN 或Internet 得接入。

SIMATIC NET基于经过现场应用验证得技术,SIMATIC NET已供应多于400,000个节点,遍布世界各地,用于严酷得工业环境,包括有高强度电磁干扰得区域。

工业以太网络得构成 :一个典型得工业以太网络环境,有以下三类网络器件:◆网络部件连接部件:•FC 快速连接插座•ELS(工业以太网电气交换机)•ESM(工业以太网电气交换机)•SM(工业以太网光纤交换机)•MC TP11(工业以太网光纤电气转换模块)通信介质:普通双绞线,工业屏蔽双绞线与光纤◆ SIMATIC PLC控制器上得工业以太网通讯外理器。

用于将SIMATIC PLC连接到工业以太网。

◆ PG/PC 上得工业以太网通讯外理器。

工业以太网简介一、 PROFINET接口S7-1200 PLC CPU本体上集成了一个PROFINET接口，支持以太网和基于TCP/IP和UDP的通信标准。

PROFINET接口支持10～100Mbit/s的RJ45口，支持电缆交叉自适应，因此一个标准或交叉的以太网线都可以用于这个接口。

使用这个接口可以实现S7-1200 PLC CPU与编程设备的通信、与HMI触摸屏的通信以及与其他CPU之间的通信。

提示：根据现在的发展趋势PROFINET应该是以后的主流，它优势很明显，传输和响应速度快、数据不丢失、方便。

二、支持的协议和连接资源数S7-1200 PLC CPU的PROFINET通信口主要支持以下通信协议及服务：PROFINET IO（V2.0开始）、S7通信（V2.0开始支持客户端）、TCP通信、ISO on TCP通信、UDP通信（V2.0开始）、Modbus TCP 通信、HMI通信、Web通信（V2.0开始）。

在“设备视图”中选中CPU，在巡视窗口中选择“属性”→“常规”→“连接资源”，显示界面如图1所示。

图1 连接资源数从图1中可以看出，S7-1200 PLC一共有68个连接资源，包括预留62个资源和6个动态资源，6个动态资源由系统自动分配给HMI 通信、S7通信、开放式用户通信(Open User Communication, OUC)，不能分配给PG通信、Web通信。

注意：开放式用户通信包含TCP通信、ISO-on-TCP通信、UDP 通信、Modbus TCP通信。

PG通信：代表和PC进行通信所占用的资源，如在线监控、下载程序。

HMI通信：代表和HMI通信所占用的资源。

S7通信：代表和通信伙伴建立S7通信连接所占用的资源。

开放式用户通信：代表和通信伙伴建立开放式用户通信连接所占用的资源。

Web通信：代表和Web浏览器通信所占用的资源。

动态资源：由系统自动分配的连接资源。

依据上面的解释，构成表1，其中最大连接资源=预留连接资源+动态资源。

工业以太网概述现场总线对于面向设备的自动化工业系统起到了极大的促进作用，但是由于现场总线工业网络存在一定的缺陷，导致其的发展受到极大的限制。

其缺陷包括有通信速率低，成本高，支持应用低，又由于现场总线通信协议多种多样，使得不同总线之间的互联互通比较繁琐，必须要通过一些通信协议转换器进行协议的转换，特别是有多个现场总线协议共存于一个系统中时，相互之间的协议转换更加繁琐。

以太网自从发明出来之后，由于以太网具有极强的兼容性、可扩展性、开放性，得到了飞速的发展，深入到了社会生活的各个层面，同样，以太网也进入了工业应用领域。

但是普通的以太网存在极大的缺陷导致其不能应用于工业领域：1.工业控制领域对于数据的实时性要求非常高，对于数据的延时一般都是必须要控制在几十个ms之内。

由于以太网采用的是载波侦听多路复用冲突检测（CSMA/CD机制），当以太网上发生冲突的时候，就会重发数据，很明显，一旦冲突发生，就必须牺牲时间为代价来解决冲突的问题，实时性就不能得到保证。

但是在工业领域，实时性不能得到保证的话，就有可能导致设备的停止运作，甚至造成安全事故。

2.由于以太网采用的是载波侦听多路复用冲突检测（CSMA/CD 机制），使得以太网存在冲突，特别是在以太网网络负荷比较重的情况下，冲突出现的几率更大。

而一旦大量的冲突发生，导致数据不断的重发，使得工业网络之间的通信的不确定性大大增加，从而降低了系统控制性能。

3.以太网在最初设计时，没有考虑到工业现场的复杂电磁环境，在恶劣的外部环境中，必然导致以太网的可靠性的降低。

但是在生产环境中，工业网络必须有良好的可靠性，可维护性及可恢复性。

针对以太网存在的以上缺陷，采用了多种解决机制改善以太网的性能以使的其可以适用于工业网络，以形成工业以太网。

1.工业以太网交换技术。

为改善以太网在网络负荷较重的时候出现的拥塞问题，采用工业以太网交换机减少由于载波侦听多路复用冲突检测（CSMA/CD机制）而产生的冲突问题和错误传输，从而提高系统的稳定性。

工业以太网络技术解决方案
简介
工业以太网络技术是一种用于实现工业自动化的网络通信技术。

它与传统的以太网相比，具有更高的可靠性、安全性和实时性，能
够满足工业现场的特殊通信需求。

本文将介绍工业以太网络技术的
主要特点和应用案例。

特点
1. 高可靠性：工业以太网络技术采用冗余设计和网络拓扑结构，能够容忍节点故障和网络中断，保证工业设备的稳定运行。

2. 高安全性：工业以太网络技术使用安全认证和加密机制，能
够防止网络攻击和数据泄露，确保工业系统的安全性和保密性。

3. 实时性：工业以太网络技术通过时间同步和优化传输机制，
能够实现微秒级的数据传输延迟，满足工业现场对实时性的要求。

4. 灵活性：工业以太网络技术支持多种传输介质和通信协议，
适用于不同的工业应用场景，具有很高的灵活性和扩展性。

应用案例
1. 工业自动化：工业以太网络技术广泛应用于工业自动化领域，实现设备之间的通信和数据交换，提高生产线的效率和可靠性。

2. 物联网：工业以太网络技术可以作为物联网的底层通信基础
设施，连接传感器、设备和云平台，实现设备的远程监控和管理。

3. 智能电网：工业以太网络技术可以应用于智能电网系统，实
现电力设备之间的通信和协调，提高电网的稳定性和效率。

4. 智能交通：工业以太网络技术可以应用于智能交通系统，实
现车辆之间的通信和交互，提高交通流量的控制和安全性。

结论
工业以太网络技术是一种可靠、安全、实时的通信技术，适用
于工业自动化、物联网、智能电网和智能交通等领域。

它的应用将
会推动工业的数字化转型，提升工业生产的效率和质量。

工业以太网十大须知　一、拓扑结构　拓扑是网络中电缆的布置。

众所周知，ＥＩＡ－４８５或ＣＡＮ采用总线型拓扑。

但在工业以太网中，由于普遍使用集线器或交换机，拓扑结构为星型或分散星型。

　二、接线　工业以太网使用的电缆有屏蔽双绞线（ＳＴＰ）、非屏蔽双绞线（ＵＴＰ）、多模或单模光缆。

　１０Ｍｂｐｓ的速率对双绞线没有过高的要求，而在１００Ｍｂｐｓ速率下，推荐使用五类或超五类线。

　光纤链接时需要一对，常用的多模光纤波长为６２．５／１２５μｍ或５０／１２５μｍ。

与多模光纤的内芯相比，单模光纤的内芯很细，只有１０μｍ左右。

通常，１０Ｍｂｐｓ使用多模光纤，１００Ｍｂｐｓ下，单模、多模光纤都适用。

　三、接头和连接　双绞线接头中ＲＪ－４５较常见，共两对线，一对用于发送，另一对用于接收。

在媒介相关接口（ＭＤＩ）的定义中，这四个信号分别标识为ＲＤ＋，ＲＤ－，ＴＤ＋，ＴＤ－。

　一条通信链路由ＤＴＥ（数据终端设备，如工作站）和ＤＣＥ（数据通讯设备，如中继器或交换机）组成。

集线器端口标识为ＭＤＩ－Ｘ端口表明ＤＴＥ和ＤＣＥ可以使用直通电缆相连。

假如是两个ＤＴＥ或两个ＤＣＥ相连？可以采用电缆交叉的方法或直接利用集线器提供的上连端口（电缆不要交叉）。

　光纤接头有两种，ＳＴ接头用于１０Ｍｂｐｓ或１００Ｍｂｐｓ；ＳＣ接头专用于１００Ｍｂｐｓ。

单模纤通常使用ＳＣ接头。

ＤＴＥ与ＤＣＥ之间的连接只需依照端口的ＴＸ、ＲＸ标识即可。

　四、工业以太网与普通商用以太网产品　什么是工业以太网？技术上，它与ＩＥＥＥ８０２．３兼容，但设计和包装兼顾工业和商业应用的要求。

工业现场的设计者希望采用市场上可以找到的以太网芯片和媒介，兼顾考虑工业现场的特殊要求。

首先考虑的是高温、潮湿、震动。

第二看是否能方便地安装在工业现场控制柜内。

第三是电源要求。

许多控制柜内提供的电源都是低压交流或直流。

墙装式电源装置有时不能适应。

电磁兼容性（ＥＭＣ）的要求随工业环境对ＥＭＩ（工业抗干扰）和ＥＳＤ（工业抗震）要求的不同而变化。

9.4.3 工业以太网1．工业以太网的基本概念以太网是指遵循IEEE 802.3标准，是可以在光缆和双绞线上传输的网络。

它最早出现在1972年，由XeroxPARC所创建。

在办公和商业领域，以太网是当今最流行、应用最广泛的通信技术，具有价格低、通信速率和带宽高、兼容性好、软硬件资源丰富、广泛的技术支持基础和强大的持续发展潜力等诸多优点，如今已成为世界上广泛采用的网络技术，并以迅猛的速度向各个领域扩展。

由于以太网是以办公自动化为目标设计的，并不完全符合工业环境和标准的要求，因此以太网要进入工业控制领域还需解决一些问题。

以太网采用的载波侦听多路访问/碰撞（冲突）检测的传输规范，这无法满足工业控制中的实时性、确定性、可重复性等方面的要求；此外，现有的高层协议也无法满足工业控制的要求。

工业以太网是应用于工业控制领域的以太网，在技术上与商用以太网（即IEEE 802.3标准）兼容，但是实际产品和应用却又完全不同。

这主要表现为普通商用以太网的产品设计时，在材质的选用、产品的强度、适用性以及实时性、可互操作性、可靠性、抗干扰性、安全性等方面不能满足工业现场的需要。

故在工业现场控制应用的是与商用以太网不同的工业以太网。

将以太网高速传输技术引入到工业控制领域，使企业内部互联网（Intranet）、外部互联网（Extranet）和国际互联网（Internet）提供的技术和广泛应用已经进入生产和过程自动化。

这种应用推动了自动化技术与互联网技术的结合，是未来制造业电子商务的网络技术雏形，也是自动化技术的发展趋势。

2．工业以太网的优势（1）应用广泛以太网是目前应用最广泛的计算机网络技术，几乎所有的编程语言如Visual C＋＋、Java、Visual Basic等都支持以太网的应用开发。

这些编程语言由于广泛使用，并受到软件开发商的高度重视，具有很好的发展前景。

（2）通信速率高目前通信速率为10、100Mb/s的快速以太网已开始广泛应用，1Gb/s以太网技术也逐渐成熟，而传统的现场总线最高速率只有12Mb/s（如西门子Profibus-DP）。

LANZHOU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY题目工业以太网的国内外现状及主要的产品性能、规格、机架构学生姓名杨扬学号************学院电信学院专业控制工程目录摘要 (1)一、工业以太网的简介 (2)二、工业以太网的发展及现状 (2)2.1工业以太网的发展历史 (2)2.2工业以太网的现状 (6)三、工业以太网的国外的主要产品性能、规格和机架构 (13)3.1国内的主要产品性能、规格和机架构 (13)3.2国外的主要产品性能、规格和机架构 (16)四、参考文献 (18)摘要：随着科技的不断创新以及工业的快速发展，在工业领域，工业以太网的发展也很迅速，同时也是构建工业控制网络常用的技术。

随着工业以太网的发展，使得工业自动化向工业智能化发展前进了一大步。

世界上各个工业强国也逐渐提出自身工业改革的方向和总体思想，工业总体水平即将提升到更加“智能”的水平。

本文分析了国内外工业以太网的发展历史及现状，同时介绍了国内外的主要产品性能、规格和机架构。

关键词：工业以太网发展现状主要产品一、工业以太网的简介工业以太网，一般来讲是指技术上与商用以太网兼容，但在产品设计时，在实时性、可靠性、环境的适应性等方面能满足工业现场的需要，是一种典型的工业通信网络。

其源于以太网技术20世纪70年代 Xerox、Dec、Intel等公司联合推出了以太网。

80年代中期，IEEE在以太网的基础上，制定了IEEE802.3标准。

工业以太网，通俗的讲就是应用于工业的以太网，是指其在技术上与商用以太网IEEE802.3标准兼容。

工业以太网提供了针对工业控制网络的数据传输的以太网标准。

与商用的以太网相比，工业以太网主要是基于工业标准，利用了交换以太网结构，针对工业生产的需求进行多方面的改进【1】。

同时工业以太网还具备了系统开放性好、更高的数据传输率、与信息网络的无缝连接和通信介质丰富等优点。

这些优点奠定了工业以太网在工业应用中的地位。