工业以太网介绍-PPT精选文档

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西门子工业以太网简介及其组态-PPT

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表5-4 S5兼容通信
o
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17
ISO传输协议： ISO传输协议支持基于ISO的发送和接收，使得设备（例如
SIMATIC S5或PC）在工业以太网上的通信非常容易，该服务支持大数据量的数据传输（最大8KB）。 ISO数据接收有通信方确认，通过功能块可以看到确认信息。 TCP： TCP即TCP/IP中传输控制协议，提供了数据流通信，但并不将数据封装成消息块，因而用户并不接收到每一个任务的确认信号。TCP支持面向TCP/IP的Socket。 TCP支持给予TCP/IP的发送和接收，使得设备（例如PC或非西门子设备）在工业以太网上的通信非常容易。该协议支持大数据量的数据传输（最大8KB），数据可以通过工业以太网或TCP/IP网络（拨号网络或因特网）传输。通过TCP，SIMATIC S7可以通过建立TCP连接来发送/接收数据。
2
5.1.2 工业以太网与传统以太网络的比较
工业网络与传统办公室网络相比，有一些不同之处，如表5-所示。
表5-1 工业网络与传统办公室网络的比较
3
工业以太网产品的设计制造必须充分考虑并满足工业网络应用的需要。工业现场对工业以太网产品的要求包括：
工业生产现场环境的高温、潮湿、空气污浊以及腐蚀性气体的存在，要求工业级的产品具有气候环境适应性，并要求耐腐蚀、防尘和防水。
工业生产现场的粉尘、易燃易爆和有毒性气体的存在，需要采取防爆措施保证安全生产。
工业生产现场的振动、电磁干扰大，工业控制网络必须具有机械环境适应性（如耐振动、耐冲击）、电磁环境适应性或电磁兼容性（EMC——Electro Magnetic Compatibility）等。

工业以太网介绍

图像处理器视频解码器
视频服务器
磁盘阵列
接入交换机
主井井口房变电所
通风机房配电室
副井提升机房
生活及办公区变电站主井
井下主变电所
盘区胶带机变电所
井上井下
主厂房
副井
准备车间
主排水泵房变电所
南北翼大巷胶带机变电所
集控室
压滤车间
普通装车站
专门针对工业自动化实时可靠性而从传统以太网变异出的厂家私有环路冗余协议。
1、STP及RSTP
STP(Spanning Tree Protocol)，是作为一个链路层协议(IEEE 802.1D)存在的，提供路径冗余和阻止网络循环发生。它做法是强令备用数据路径为阻塞(blocked)状态。如果一条路径有故障，该拓扑结构能借助激活备用路径重新配置及链路重构。网络中断恢复时间为30-60s之间。 RSTP(快速生成树算法，IEEE 802.1w)作为STP的升级，将网络中断恢复时间，缩短到1-2s。STP网络结构灵活，但存在恢复速度慢的缺点。在很多的工业环境中并不适用。
1、安装和连接商用以太网
工业以太网
• 专用网络机柜内
• 连接标准的台式机\ 工作站\打印机等
•RJ45接口
• 现场安装（控制柜内或直接安装于自动化设备上，环境恶劣，某些场合甚至要求满足IP67防护等级）
• DB9，航空插座等
2、使用寿命
商用以太网
• 几年或十几年（没有相应标准可遵循） • 风扇散热 • 备件更换：3年 • 电源(220VAC)
5、冗余要求
商用以太网
•一般没有冗余或仅仅有核心冗余
工业以太网 •多种冗余方式的结合

《工业以太网》课件

网络延迟和可靠性要求较高。
03
CATALOGUE
工业以太网的实际应用案例
智能制造领域的应用
自动化生产线监控
工业以太网用于实时监控生产线的运行状态，确保生产过程的稳定性和效率。
设备远程控制
通过工业以太网，实现对生产设备的远程控制，提高生产管理的灵活性和便捷性。
数据采集与分析
工业以太网连接各种传感器和数据采集设备，实时采集生产数据并进行深度分析，优化生产流程。
工业以太网用于构建智能城市的基础设施，如智能照明、智能安防等。
物流管理
工业以太网用于实时追踪物流信息，提高物流管理的效率和准确性。
矿业安全监控
工业以太网用于实时监测矿山的生产设备和环境状况，保障矿业生产的安全。
04
CATALOGUE
工业以太网的发展趋势与未来展望
工业以太网的发展趋势
随着物联网、云计算等技术的发展，工业以太网将与这些技术深度融合，实现更高效、智能
以太网技术不断发展，从最初的10Mbps到现在的100Gbps ，具有很高的数据传输速率。
以太网协议与标准
以太网协议规定了数据帧的格式、寻址方式、数据封装和解封装等方面的规范。
以太网标准包括IEEE 802.3系列标准，其中最常用的标准是 802.3u（快速以太网）、 802.3z（千兆以太网）和 802.3ae（万兆以太网）。
工业以太网的应用范围广泛，可以应用于各种工业设备和系统中，如智能制造、智能物流、智能仓储等，对于工业转型升级和智能化发展具有重要意义。
工业以太网的发展前景与挑战
工业以太网的发展前景广阔，随着工业自动化技术的不断发展和进步，工业以太网的应用场景和市场需求将会不断增加。

xf_工业以太网交换机基础知识PPT课件

12
基础知识
（2）全光缆媒体的使用在以太网发展的初期，传输媒体采用铜轴
电缆，构成公共总线结构。当10BASET／F出现后，构成了星型结构的以太网，采用了双绞线和光缆作为传输媒体，以后发展的100BASE 和1000BASE均是如此。当10000BASE出现后，构成了全光缆以太网，在万兆位以太网上不再使用双绞线或其他铜缆。
28
基础知识
管理型冗余交换机
高级的管理型冗余交换机提供了
一些特殊的功能，特别是针对有稳定性、
安全性方面严格要求的冗余系统进行了
设计上的优化。构建冗余网络的主要方
式主要有以下几种，STP、RSTP；环网冗余RapidRingTM以及Trunking。
29
基础知识
1STP及RSTP
STP(SpanningTreeProtocol，生成树算
STP
RSTP
Redundent Ring
Trunking
30~60s
1~2s
<300ms
<10ms
High
High
Medium
Low
IEEE 802.1D
IEEE 802.1w
Proprietary
Proprietary
Medium
Medium
Low
High
16
基础知识
(5)交换技术发展历程 ①共享—交换—全双工交换—时分复用全双工交换：从以太网第 2层(L2)交换技术发展和演变历程来分析，目前已经出现了时分复用全双工交换技术。当以太网技术自共享演变到交换后，半双工传输媒体上仍旧会出现传输数据碰撞现象。直到出现了全双工交换技术，此时以太网技术完全摆脱了传统以太网CSMA／CD约束，全双工交换以太网上不再会发生传输数据碰撞。万兆位以太网上只支持了全双工交换。全双工交换基础上，当每个站点所发送定长帧按固定时隙媒体上传输时，这就发展成时分复用全双工交换技术，这种技术使以太网具有良好实时性，高质量传输语音和视频信号。 ②L2交换-L3交换-L4交换以及高层交换：以太网交换机，从面向帧交换L2交换机发展到面向IP分组L3交换机，继而又出现了面向数据流L4交换机，L4交换技术与网站上主服务器结合起来，可以获访问主服务器高速缓冲效应。目前市场上还出现了面向应用高层交换技术。 17

工业网络技术第9章工业以太网.ppt

100BASETX、100BASEFX。千兆以太网分为1000BASEX、1000BASET。
以太网的数据链路层
媒体访问控制子层（MAC）逻辑链路控制子层（LLC）
MAC子层
CSMA/CD 缺点： 1、半双工通信模式。 2、不提供优先级机制，网络上的节点地位
是平等的。
MAC帧结构
前导码 SFD 目的地址源地址长度数据区填充段 CRC校验
以太网的物理层
基带：采用曼彻斯特编码。宽带：采用PSK相移键控编码。
以太网类型名称
名称最前是数字，表示的是通信波特率。名称中间是BASE或BROAD，表示网络是宽
带还是基带。名称最后如果是数字表示的是网段的最大长
度，如果是字母T表示传输介质是双绞线，如果是字母F表示传输介质是光纤。如10BASE5、10BASE-T。
TCP头 FTP头客户数据 TCP段
IP头 TCP头 FTP头客户数据 IP数据报
令牌网头 IP头 TCP头 FTP头客户数据令牌环网数据帧
TCP/IP网络层
包含网际互联协议IP、地址解析协议ARP、反向地址解析协议RARP、网际控制报文协议ICMP和网际组管理协议IGMP。
将数据包从源节点送到目的节点。
IP协议
主要功能是提供无连接的数据报传送和数据报的路由选择。
IP协议以包的形式传输数据，称为IP数据报。 IP是一种不可靠，但是会尽力传送的协议。不可靠体现在IP不追踪传输路径，也没有任何机制
来对报文重新排序。尽力传送体现在IP不轻易放弃任何一个数据报，只
有在资源耗尽或网络出现故障的情况下才会放弃。
TCP/IP参考模型
应用层(Telnet、FTP、HTTP、DNS、SNMP和SMTP等) 传输层(TCP和UDP)

工业以太网通讯简介PPT课件

Count属性 Add方法 Remove方法 Item方法
28
使用VB开发OPC应用程序
OPC应用程序首先生成OPC服务器支持的OPC对象，然后可以使用OPC对象支持的属性和方法对其进行操作。
一个OPC程序可以和多个OPC服务器连接。
29
OPC对象的层次结构
30
开发OPC应用程序的步骤
工业以太网数据交换简介
1
企业信息化网络架构
2
数据交换问题
工业现场不同的控制系统间数据如何进行通讯？
3
常用的解决方案
DDE（Dynamic Data Exchange）设备或软件提供方专有的通信接口 OPC（OLE for Process Control）
4
OPC的目的
企业信息化网络系统中，从处理设备数据的现场总线层，到进行过程处理的监控层，以至生产管理层，建立一个有效的数据交换工业标准。
5
利用驱动程序的数据
6
利用OPC的数据通讯系统
7
OPC的历史
OPC标准是由提供工业制造软件的5家公司所组成的OPC工作小组1995年开发的。
Fisher-Rosement Intellution Rockwell SoftWare Intuitive Technology Opto22
微软作为技术顾问给予支持。
8
OPC的历史
1996年9月OPC基金会在美国达拉斯举行第一次理事会，同年10月在美国的芝加哥举行第一次全体大会上正式宣告成立。
1996年8月完成OPC数据访问标准版本 1.0。
9
OPC的历史
目前OPC基金会的理事由如下公司组成：
Fisher-Rosement Honeywell Intellution Rockwell SoftWare National Instrument Siements（欧洲代表）东芝（远东代表）

2013ORing工业以太网介绍forTIANDY.ppt

智能交通-电子警察
IGS-3044GP IGS-1041GPA VS8040U
工业全千兆管理，含4个10/100/1000 M RJ45 端口，4个100/1000M SFP光口工业非网管千兆交换机，含4个10/100/1000M RJ45 端口，1个100/1000M SFP光口
智能交通-隧道监控
Agenda
以太网基本架构工业网络与商用网络差异工业以太网交换机产品概览应用案例
ORing交换机产品特点概览
宽温 -40 ~ 70°C
(产品最长保修期）
5 年质保
冗余电源
最快冗余环技术 (自愈时间小于10ms)
中央管理软件 Open-Vision
非网管型交换机概述
5电口或是8电口工业用非管理型交换机主要应用在工厂自动化(DCS), 设备制造商, 道口监控三个市场。 ORing有多种型号5/8电口工业用非管理型交换机，彼此之间差异主要在于尺寸大小（安装方式）、电源输入方式以及工作温度范围。
பைடு நூலகம்
中央监控层
RES-3242GC
RES-3242GC
网络汇聚层
IES-2042
IES-7084GC
IES-3082GP
设备接入层
IES-1042
IES-2042 IES-1080
工业控制系统以太网络架构
Level 1: 企业资源管理系统
ERP
Level 2: SCADA和DCS控制系统
SCADA/DCS/MES/SIS …
智能交通-车载无线监控
Thank You!

网管型交换机产品特点概述
ORing网管型交换机种类丰富，全宽温设计，通过各种工业及行业认证，产品适合于电力、交通、工业自动化等各种严苛应用环境，产品覆盖范围从6端口到28端口，百兆到千兆，光纤接口组合灵活，支持ST/SC以及SFP光模块。 ORing网管功能强大，支持及兼容各种网络冗余协议，包括STP、RSTP、MSTP等，以及ORing所独立开发的O-RSTP、O-Ring、O-chain、Open-Ring等私有网络协议。

工业以太网传输平台(全版)PPT课件

④采用低成本短波的CD（光盘激光器）发送器或VCSEL（垂直腔体表面发光激光器）发送器；
⑵ 1000BASE－LX千兆网：
①支持多模、单模两种光纤，使用相对昂贵的长波激光器；
②多模光纤直径：62.5um或50um；工作波长：1270-1355nm；传输距离：550m。
③单模光纤直径：9um或10um ；工作波长：1270-1355nm；传输距离约5km。
⑷最大网段长度：100米；
⑸支持全双工数据传输。
2019/12/22
测控技术分院培训部
什么是 100BASE－FX ？
表示：光纤
一种使用光缆，带宽为100Mbps的快速以太网技术。
100BASE－FX以太网技术的特点：
1.可使用（62.5和125um）单模和多模光纤； 2.多模光纤的最大连接距离为550米；单模光纤的最大连接距离为3000米 3.使用MIC／FDDI、ST或SC连接器； 4.信号频率为125MHz； 5.最大网段长度与所使用的光纤类型和工作模式有关，
2019/12/22
测控技术分院培训部
矿用网络交换机的定义及作用
1. 定义: 用以连接井下工业以太网的本安终端设备。
2. 作用: 完成各终端设备相互间的数据传输。工作时通
过光纤收发器接收地面中心站下发的数据，并负责对数据进行优化解环处理和将数据传送到更远的其它交换机或者中心站。
2019/12/22
2019/12/22
测控技术分院培训部
KJJ103矿用本安交换机主要技术指标
1﹑端口:
2a﹑) 电光3气﹑口端参电口数性::能RJ参-45数带屏蔽基b带abc))))光6传收波发个纤输灵长送自ab端;敏):)光单适T交2口X度功M模应换表（：率口-1机示-即01：主/3采：1f1单c0板0连单用0模3n:接B模两.m5:3a<V器;:Vs根多>e/-/2）1双–2-模551T43：0绞dX-00-db8（0线bmm5mm1的0A;0A(n/多分自1m0模贝适0；表额:毫额应<示定瓦全-定3带5)双::;3d5宽多工.bV3；模m//V半3;B:/0>1双a20s-e20工m表00A）md示bAm；

工业以太网.ppt

现场总线工业以太网
无线网络
原因一：现场总线标准难以统一
自现场总线产生和发展至今，世界各大公司纷纷投入了大量的资金和力量，开发了数百种现场，其中开放的现场总线也有二、三十种。虽然广大仪表和系统开发商以及用户对统一的现场总线呼声很高 , 但由于技术和市场经济利益等方面的冲突 , 市场上的各种现场总线无法达成统一 , 多标准等于无标准。
软硬件资源丰富
由于以太网已应用多年，人们对以太网的设计、应用等方面有很多的经验，对其技术也十分熟悉。大量的软件资源和设计经验可以显著降低系统的开发和培训费用，从而可以显著降低系统的整体成本，并大大加快系统的开发和推广速度。
可持续发展潜力大
由于以太网的广泛应用，使它的发展一直受到广泛的重视和吸引大量的技术投入。并且，在这信息瞬息万变的时代，企业的生存与发展将很大程度上依赖于一个快速而有效的通信管理网络，信息技术与通信技术的发展将更加迅速，也更加成熟，由此保证了以太网技术不断地持续向前发展。
再次，全双工通信又使得端口间两对双绞线（或两根光纤）上分别同时接收和发送报文帧，也不会发生冲突。因此，采用交换式集线器和全双工通信，可使网络上的冲突域不复存在（全双工通信），或碰撞机率大大降低（半双工），因此使EtherNet通信确定性和实时性大大提高。
稳定性与可靠性
在工厂环境中，工业网络必须具备较好的可靠性、可恢复性及可维护性。为了解决在不间断的工业应用领域，在极端条件下网络也能稳定工作的问题，德国Hirschmann 等公司专门开发和生产了工业以太网交换机等产品，安装在标准DIS导轨上，并有冗余电源供电。
原因三：工业以太网的技术优势
解决了协议的开放性和兼容性问题：以太网采用由 IEEE802.3所定义的数据传输协议，是一个开放性的标准，为PLC和DCS厂家所广泛接受。与现场总线相比，以太网还具有向下兼容性。在大多数场合他还可以使用已有的布线。此外以太网还允许逐渐采用新技术。也就是说没必要一下子改变整个网络，而是逐步升级。解决了带宽需求问题：目前以太网的通信速率为 10M， 100M 的快速以太网也开始广泛应用，1000M以太网技术也逐渐成熟，10G以太网也正在研究，其速率比目前的现场总线快得多。

《CPIP工业以太网》PPT课件

报文
报文
NODE #5
什么是以太网?
• 70年代早期由Xerox公司发明
• 最初的以太网使用粗缆（被称为以太 Ethernet)，并需要收发器。通过AUI电缆与计算机相连。10Base5.
收发器
Jacket of PVC or Teflon
AUI电缆
什么是以太网?
• IEEE 规定有关以太网标准 802.3 • 数据链路层使用 CSMA/CD • 物理层
网络的基本结构形式
• 主 / 从 (Master/Slave)
• 对等 (Peer to Peer)
• 客户机/ 服务器( Client / Server) 浏览器/服务器 ( Browser / Server)
主/从（Master / Slave）网络
• 集中控制和管理 • 集中处理信息 • 轮询个子站 • Modbus网络为主/从网络
Transmission Control Protocol Internet Protocol
Ethernet -TCP/IP
• TCP/IP 没有 OSI 模型中的表示层与会话层 • 应用层的一些协议
– HTTP, SMTP, POP3, Modbus, UNI-TE, 等
应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层
• 数据集中/共享 – 节省操作站及外设的费用
• 简化数据/软件的管理 – 备份、高可靠磁盘阵列(RAID), 信息管理 – 多个用户共享信息
• 分布式任务 – 降低单个本地CPU的成本
网络的组成部件 ?
• 计算机，自动化控制器，（主机） …... • 网络接口卡 ( PCI 插卡，PCMCIA 插卡，NOE, ETY) • 网络卡驱动程序 (PLC 内置于CPU/网卡) • 网络线缆 • 网络协议 • 网络标准

工业以太网讲义课件

– physical layer: media, configuration – data link layer: MAC protocol, CSMA/CD
以太网帧结构
Ethernet Header
Data Field
PA SFD DA SA Type Data Packet
7 1 66 2
46-1500 bytes
采用以太网与TCP/IP相结合的方法
标准：HSE、EtherNET/IP和Modbus/TCP 说明：它们是建立在以太网和TCP/IP协议基础上的数据传递。提高实时性的主要手段包括提高通信速率,控制网络负荷以及采用全双工交换技术。然而,交换式以太网并不是实时通信最终的解决方案, 当多个数据流同时到达交换机时,需要将其缓存后从目的端口顺序输出,此时多路转换和缓存的时间取决于不同交换机的具体实现方式和网络的负载情况,其值仍是一个不确定的数值。在许多工业应用环境中,需要一个设备同时向多个设备发送数据(如广播或发布/预定关系)。交换式以太网更适合于点对点的数据交换，当广播或多播报文同时传递到一个端口时会造成数据传递的时延。
(2) 解决带宽需求问题。
以太网最初的数据传输速度只有10Mbit/s，随着1996年快速以太网标准的发布。以太网的速度提高到了100Mbit/s。1998年，千兆以太网标准的发布将其速度提高到最初速度的100倍。最初的以太网需要1.2毫秒才能传送一个1518字节大小数据；现在，快速以太网已经将这一时间减少到120秒；如果采用千兆以太网，这一时间只需12微秒。
带宽预留式调度方式的缺点是，当现场环境中一个网段包含大量的网络节点，节点间随机性通信频繁时，调度算法的效率不高。
(2) 基于时间片的分时调度方式

工业以太网

工业以太网基于光纤工纤以太的煤纤纤合自纤化建纤模式及纤纤技纤网1.光纤工纤以太在工纤纤合自纤化系纤中纤用及前景网1.1.光纤工纤以太技纤纤展纤网状光纤工纤以太是纤用于工纤控制纤域的以太技纤～在技纤上商用以太;网网与网即IEEE 802.3纤准,兼容。

纤品纤纤纤～在材纤的纤用、纤品的强度、适用性以及纤纤性、可互操作性、可性、抗干纤性靠、本纤安全性等方面能纤足工纤纤纤的需要。

EtherNet纤去被纤纤是一纤“非定性”的纤～作纤信息技纤的基纤～是纤确网IT纤域纤用而纤纤的～在工纤控制纤域只能得到有限纤用～纤是由于, ;1,EtherNet的介纤纤纤控制;MAC,纤纤纤采用纤撞纤纤的纤波纤多址纤纤;碰听CSMA/CD,方式～纤纤荷纤重纤～纤的定性不能纤足工纤控制的纤纤性要求～当网网确;2,EtherNet所用的接件、集纤器、交纤机和纤纤等是纤纤公室纤用而纤纤的～不符合工纤纤纤纤插劣纤境要求～;3,在工纤境中～厂EtherNet抗干纤;EMI,性能纤差～若用于危纤纤合～以太不具纤本纤网安全性能～;4,EtherNet不能通纤信纤向纤纤纤纤供纤纤纤。

号随网与广着互纤技纤的纤展普及推～EtherNet纤纤速率的提高和EtherNet交纤技纤的纤展～上述纤纤在光纤工纤以太中正在迅速得到解～使网决并EtherNet 全面纤用于工纤控制纤域成纤可能。

目前光纤工纤以太技纤的纤展纤在以下方面,网体几个1.1.1.通信定性纤纤性确与工纤控制纤不同于普通据纤的最大特点在于必纤纤足控制作用纤纤纤性的要求～信网数网它即号号确数确纤纤要足纤快和纤足信的定性。

纤纤控制往往要求纤某些纤量的据准定纤刷新。

由于EtherNet采用CSMA/CD方式～纤纤荷纤大纤～纤纤纤的不定性不能纤足工纤控制的纤纤要求～网网确故纤纤以太技纤纤以纤足控制系纤要求准定纤通信的纤纤性要求～一直被纤纤“非定性”的纤。

网确确网然而～快速以太交纤式以太技纤的纤展～纤解以太的非定性纤纤纤了新的契机网与网决网确来～使纤一纤用成纤可能。

11 工业以太网

4.提供适应工业环境的元件现已开发出一系列密封性好、坚固、抗震动的以太网设备与连接件，例如导轨式收发器、集线器、交换机、带锁紧机构的接插件等。它们适合在工业环境中使用，为以太网进入工业控制环境创造了条件。采取上述措施可以使以太网的非确定性问题得到相当程度的缓解，但还不能说从根本上得到了解决。
IP技术 3. IP技术 IP 技术是 Internet 的基础： IEEE1394， ATM(asynchronous transfer mode)， TCP,UDP(user datagram protocol)等等，它还可以适用于其它的通信标准，如 FTP(file transfer protocol) 和 SMTP(Simple mail transfer protocol)等。以太网已成为事实上的工业标准：
11.3 工业以太网互连模型
物理层与数据链路层采用IEEE802.3 规范网络层与传输层采用TCP/IP协议组应用层的一部分可以沿用上面提到的那些互联网应用协议。
11.4 工业以太网技术应解决的问题
1.通信实时性问题以太网采用的CSMA/CD的介质访问控制方式，其本质上是非实时的。平等竞争的介质访问控制方式不能满足工业自动化领域对通信的实时性要求。以太网一直被认为不适合在底层工业网络中使用。需要有针对这一间题的切实可行的解决方案。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
从信息集成的观点来看，现场总线的底层信息必然要和上层的通用局域网连接，将底层信息集成到车间、公司级的数据库中，甚至通过WEB方式测览和交互控制。因此，有专家预言，现场总线技术与以太网技术相结合将是未来发展的方向。
第二部分第11章复习题章
1.什么是工业以太网？ 2.工业以太网的协议结构包含哪几层？分别说明各自的作用？ 3.为什么过去以太网在工业自动化领域应用比较有限？

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•
三层网络架构的缺点
1.三层网络没有通用的路由服务支持，必须借助于控制器或者网关设备完成不同层次之间的信息传递。 2.传统的主从模式的网络是基于轮询或者主从扫描方式工作的，控制器必须要占用其宝贵的处理能力来管理通讯，同时用户必须调用相应的功能块，或编写特定的路由表来完成通讯的任务。这样不仅加重了处理器的负荷，影响系统实时控制性能，而且非专业人员很难达到底层的深度透明访问。这也就是传统系统只能提供有限诊断，甚至网络的浏览也只能限定在静态访问的原因 3.拓展性较差，对于大规模应用有较高限制，特别是对于后期追加拓展，面临系统容量限制。 4.对于形成整体的网络，存在风险节点，网络生存性差。 5.信息集成能力不强。控制站所获取的管理信息有限，大量的数据如设备参数、故障及故障记录等数据很难得到，难以实现设备之间及系统与外界之间的信息交换与信息共享可靠性不易保证。只是将控制分散到若干局部，而未能实现危险的彻底分散。大量I/O 电缆敷设施工，不仅增加了成本，也增加了系统的不可靠性。 6.可维护性不高。由于现场设备信息不全，其在线故障诊断、报警、记录功能不强，很难完成现场设备的远程参数设定、修改等参数化功能，影响了系统的可维护性
为什么以前不用Ethernet作现场总线
Ethemet区别于其他网络(如令牌网、令牌环网、主从式网络等)的重要特点是，它采用的介质访问控制方法一CSM A／CD(carrier sense multiple access with collision detection，冲突检测载波监听多点访问),是一种非确定性或随机性通信方式。其基本工作原理是：某节点要发送报文时，首先监听网络，如网络忙，则等到其空闲为止，否则将立即发送，并同时继续监听网络；如果两个或更多的节点监听到网络空闲并同时发送报文时，将发生碰撞，同时节点立即停止发送，并等待一段随机长度的时间后重新发送。16次碰撞后，控制器将停止发送并向节点微处理器回报失败信息。 -----不确定性导致网络可靠性很差 Ethemet没有用于现场总线的另外一个重要原因是，作为工业现场智能设备的核心组成部分— — 微处理器，在20世纪80年代时还处于初期发展阶段，功能简单，数字处理能力不强，不能处理Ethemet上“捆绑”使用的TCP／IP协议。 ----处理能力差导致系统不能有效识别和处理现场信息，导致系统安全性差
对于现场总线的要求
• 三个“C”恰好可以完整描述人们对工业网络典型的功能要求。而且通常这三种功能是从顶层到底层，随时随地、贯穿始终的。很难想象，底层丰富的诊断数据如果不能方便地在整个网络架构中提取和共享，这种诊断的实际意义有多大。但是很显然，这三种网络功能（Services）在数据传送量、实时性要求、发生特性上都有着极大的区别，甚至可以说将其融合在一根总线上存在本质上的冲突和矛盾。如何解决这一矛盾？我们的问题是： (1) 是否可以通过提高总线波特率解决这些矛盾？ (2) 三层网络本身存在纵向集成问题，如何跨越不同的网络层次完整集成这些功能 (3) 是否可以使用某种代理（Proxy）或者网关来实现这些功能？ (4) 什么是真正可行的解决方案？是否可以通过提高网络波特率解决这些问题呢？答案是否定的。其根本原因在于，影响网络吞吐量（Throughput）的三个要素中，除了波特率，还包括协议的效率和通讯的模式。用以太网（典型1 500字节长）去处理位元（bit）信息显然效率不高。其实核心的要素是网络通讯模式对网络带宽的使用效率和不同网络服务的优先级处理问题。毕竟，网络波特率即便大幅提升，终究有一定限制，是有限的资源。
工业以太网介绍
---OMRON：邹竹
现场总线的结构
• 物理层：定义了现场总线的传输介质(双绞线、同轴电缆、光纤和无线电)、传输速率最大传输距离、拓扑结构及信号类型等数据链路层：为所有连接封同一物理通道上的应用进程提供实时协调管理，规定物理层与应用层之间的接口，信息传输的差错校验等。应用层：定义现场总线的命令、响应、数据和事件。分：为用户层提供服务的FMS (Fieldbus Messaging Speeication)和与数据链路层连接的FAS(F|eld bus Aeee~Sublaye)两个子层。
引入Ethernet的必要性
工业以太网发展动力在于以下几点 1.自动化系统需要将生产流程中的所有东西联网，从最底层传感器到公司内部网（Intranet）,以实现对于生产过程更为高效的控制 2.现代化生产需要工业网络尽可能扁平，最好是单一网络从顶层到车间一网到底，以减少培训，安装和库存方面的费用 3.技术条件成熟使得以太网到工业现场成为可能。 4.最重要的原因是人们对于生产系统信息化的需求，以应对新经济条件下日益激烈的竞争，生产企业必须不断优化生产过程，提高产出的同时最大限度的利用生产资源，并且企业需要保证整个生产系统非预期的停机时间减少，以减少因此带来的损失，另外在产品周期越来越短的情况下，客户对于产品的个性化需求也在日益提高，都要求生产系统能够在最短时间内完成产品生产的组态或者组态变更，以缩短产品投放市场的时间。日益严格的行业法规也越来越要求生产组织者能以最方面最大的透明性。基于以上原因使得工业以太网在生产管理方面的作用越来越突出。 5Ethernet/IP提供了在MES、ERP系统中通用的标签，以满足在构建企业信息化系统中对于底层信息的调用和定义。并且减少了底层数据的变化导致整个系统重新组态的风险
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之前工厂现场总线结构
• • • 现场设备层（Control）：典型的包括远程I/O控制、智能型设备如变频器实时网络控制、控制器之间通过网络实现的互锁功能等。典型特点是：数据成组，数据块大小有限但是强调快速、可重复、确定性的通讯。典型地开关量信号5~10毫秒、模拟量40~200毫秒刷新等。某些通过实时总线连接的就地操作员（EOI）站也可归为这一类通讯控制层网络（Collect）：通过网络完成的数据采集和发送。如上位HMI完成数据采集和监视控制，同时也包括系统诊断信息的提取等。典型特点是数据通讯量大，要求周期性或者应系统需要实现通讯，典型刷新时间500~1 000毫管理层（Configure）：过网络完成就地和远程设备以及系统的设置、组态，程序的上载、下载等任务，包括提供路由支持，实现网络设备的定位或者状态浏览功能。典型特点是通讯任务为人为型、突发型，数据传送量非常大