工業(yè)以太網(wǎng)是什么

　　工業(yè)以太網(wǎng)是基于IEEE 802.3 (Ethernet)的強(qiáng)大的區(qū)域和單元網(wǎng)絡(luò)。工業(yè)以太網(wǎng)， 提供了一個(gè)無(wú)縫集成到新的多媒體世界的途徑。 企業(yè)內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)(Intranet)，外部互聯(lián)網(wǎng)(Extranet)，以及國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)(Internet) 提供的廣泛應(yīng)用不但已經(jīng)進(jìn)入今天的辦公室領(lǐng)域，而且還可以應(yīng)用于生產(chǎn)和過(guò)程自動(dòng)化。繼10M波特率以太網(wǎng)成功運(yùn)行之后，具有交換功能，全雙工和自適應(yīng)的100M波特率快速以太網(wǎng)(Fast Ethernet，符合IEEE 802.3u 的標(biāo)準(zhǔn))也已成功運(yùn)行多年。采用何種性能的以太網(wǎng)取決于用戶的需要。通用的兼容性允許用戶無(wú)縫升級(jí)到新技術(shù)。

　　中文名

　　工業(yè)以太網(wǎng)

　　外文名

　　Industrial Ethernet基 ? ?于

　　IEEE 802.3

　　生產(chǎn)領(lǐng)域

　　辦公室領(lǐng)域，生產(chǎn)和過(guò)程自動(dòng)化

　　特 ? ?點(diǎn)

　　價(jià)格低廉、穩(wěn)定可靠、通信速率高目錄1 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成2 相關(guān)協(xié)議? 總體? HSE? Modbus? ProflNet? Ethernet3 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)4 重要性能5 技術(shù)特點(diǎn)6 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用? 通訊標(biāo)準(zhǔn)? 通信功能? 自動(dòng)化領(lǐng)域? 結(jié)束語(yǔ)7 系統(tǒng)組成? 系統(tǒng)分類? 具體設(shè)備8 應(yīng)用安全? 設(shè)備特點(diǎn)? 要求9 問(wèn)題分析10 用戶利益11 影響因素12 公司通訊

　　網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成編輯 播報(bào)-一個(gè)典型的工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，有以下三類網(wǎng)絡(luò)器件：

　　網(wǎng)絡(luò)部件

　　連接部件

　　FC 快速連接插座

　　ELS（工業(yè)以太網(wǎng)電氣交換機(jī)）

　　ESM（工業(yè)以太網(wǎng)電氣交換機(jī)）

　　SM（工業(yè)以太網(wǎng)光纖交換機(jī)）

　　MC TP11（工業(yè)以太網(wǎng)光纖電氣轉(zhuǎn)換模塊）

　　通信介質(zhì)

　　普通雙絞線，工業(yè)屏蔽雙絞線和光纖

　　PLC控制器上的工業(yè)以太網(wǎng)通訊處理器。用于將PLC連接到工業(yè)以太網(wǎng)。

　　PG/PC 上的工業(yè)以太網(wǎng)通訊處理器。用于將PG/PC連接到工業(yè)以太網(wǎng) [1]

　　總體

　　當(dāng)以太網(wǎng)用于信息技術(shù)時(shí)，應(yīng)用層包括HT-TP、FTP、SNMP等常用協(xié)議，但當(dāng)它用于工業(yè)控制時(shí)，體現(xiàn)在應(yīng)用層的是實(shí)時(shí)通信、用于系統(tǒng)組態(tài)的對(duì)象以及工程模型的應(yīng)用協(xié)議，至21世紀(jì)，還沒(méi)有統(tǒng)一的應(yīng)用層協(xié)議，但受到廣泛支持并已經(jīng)開(kāi)發(fā)出相應(yīng)產(chǎn)品的有4種主要協(xié)議：HSE、Modbus TCP/IP、ProfINet、Ethernet/IP。

　　HSE

　　基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線FF于2000年發(fā)布Ethernet規(guī)范，稱HSE(High Speed Ethernet)。HSE是以太網(wǎng)協(xié)議IEEE802.3，TCP/IP協(xié)議族與FFIll的結(jié)合體。FF現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)明確將HSE定位于實(shí)現(xiàn)控制網(wǎng) 絡(luò)與Internet的集成。

　　HSE技術(shù)的一個(gè)核心部分就是鏈接設(shè)備，它是HSE體系結(jié)構(gòu)將Hl(31.25kb/s)設(shè)備連接 100Mb/s的HSE主干網(wǎng)的關(guān)鍵組成部分，同時(shí)也具有網(wǎng)橋和網(wǎng)關(guān)的功能。網(wǎng)橋功能能夠用于連接多個(gè)H1總線網(wǎng)段，使同H1網(wǎng)段上的H1設(shè)備之間能夠進(jìn) 行對(duì)等通信而無(wú)需主機(jī)系統(tǒng)的干涉;

　　網(wǎng)關(guān)功能允許將HSE網(wǎng)絡(luò)連接到其他的工廠控制網(wǎng)絡(luò)和信息網(wǎng)絡(luò)，HSE鏈接設(shè)備不需要為H1子系統(tǒng)作報(bào)文解釋，而是將來(lái)自H1總線網(wǎng)段的報(bào)文數(shù)據(jù)集合起來(lái)并且將Hl地址轉(zhuǎn)化為IP地址 [2]

　　Modbus

　　Modbus TCP/IP

　　該協(xié)議由施耐德公司推出，以一種非常簡(jiǎn)單的方式將Modbus幀嵌入到TCP幀中，使Modbus與以太網(wǎng)和TCP/IP結(jié)合，成為Modbus TCP/IP。這是一種面向連接的方式，每一個(gè)呼叫都要求一個(gè)應(yīng)答，這種呼叫/應(yīng)答的機(jī)制與Modbus的主/從機(jī)制相互配合，使交換式以太網(wǎng)具有很高的 確定性，利用TCP/IP協(xié)議，通過(guò)網(wǎng)頁(yè)的形式可以使用戶界面更加友好。

　　利用網(wǎng)絡(luò)瀏覽器便查看企業(yè)網(wǎng)內(nèi)部設(shè)備運(yùn)行情況。施耐德公司已經(jīng)為Mod-bus注冊(cè)了502端口，這樣就可以將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)嵌人到網(wǎng)頁(yè)中，通過(guò)在設(shè)備中嵌入Web服務(wù)器，就可以將Web瀏覽器作為設(shè)備的操作終端。

　　ProflNet

　　針對(duì)工業(yè)應(yīng)用需求，德國(guó)西門子于2001年發(fā)布了該協(xié)議，它是將原有的Profibus與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合，形成了ProfiNet的網(wǎng)絡(luò)方案，主要包括：

　　基于組件對(duì)象模型(COM)的分布式自動(dòng)化系統(tǒng);

　　規(guī)定了ProfiNet現(xiàn)場(chǎng)總線和標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)之間的開(kāi)放、透明通信;

　　提供了一個(gè)獨(dú)立于制造商，包括設(shè)備層和系統(tǒng)層的系統(tǒng)模型。

　　ProfiNet采用標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP十以太網(wǎng)作為連接介質(zhì)，采用標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP協(xié)議加上應(yīng)用層的RPC/DCOM來(lái)完成節(jié)點(diǎn)間的通信和網(wǎng)絡(luò)尋址。它可以同時(shí)掛接傳統(tǒng)Profibus系統(tǒng)和新型的智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。

　　現(xiàn)有的Profibus網(wǎng)段可以通過(guò)一個(gè)代理設(shè)備(proxy)連接到ProfiNet網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，使整Profibus設(shè)備和協(xié)議能夠原封不動(dòng)地在 Pet中使用。傳統(tǒng)的Profibus設(shè)備可通過(guò)代理proxy與ProFiNET上面的COM對(duì)象進(jìn)行通信，并通過(guò)OLE自動(dòng)化接口實(shí)現(xiàn)COM對(duì)象間的 調(diào)用。

　　Ethernet

　　Ethernet/IP

　　Ethernet/IP是適合工業(yè)環(huán)境應(yīng)用的協(xié)議體系。它是由ODVA(Open Devicenet Vendors Asso-cation)和Control Net International兩大工業(yè)組織推出的最新成員與Device Net和Control Net一樣，它們都是基于CIP(Controland Information Proto-Col)協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。它是一種是面向?qū)ο蟮膮f(xié)議，能夠保證網(wǎng)絡(luò)上隱式(控制)的實(shí)時(shí)I/O信息和顯式信息(包括用于組態(tài)、參數(shù)設(shè)置、診斷等) 的有效傳輸。

　　Ethernet/IP采用和Devicenet以及ControlNet相同的應(yīng)用層協(xié)議CIP。因此，它們使用相同的 對(duì)象庫(kù)和一致的行業(yè)規(guī)范，具有較好的一致性。Ethernet/IP采用標(biāo)準(zhǔn)的Ethernet和TCP/IP技術(shù)傳送CIP通信包，這樣通用且開(kāi)放的應(yīng) 用層協(xié)議CIP加上已經(jīng)被廣泛使用的Ethernet和TCP/IP協(xié)議，就構(gòu)成Ethernet/IP協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)。

　　網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)編輯 播報(bào)工業(yè)以太網(wǎng)是應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域的以太網(wǎng)技術(shù)，在技術(shù)上與商用以太網(wǎng)（即IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)）兼容，但是實(shí)際產(chǎn)品和應(yīng)用卻又完全不同。這主要表現(xiàn)普通商用以太網(wǎng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，在材質(zhì)的選用、產(chǎn)品的強(qiáng)度、適用性以及實(shí)時(shí)性、可互操作性、可靠性、抗干擾性、本質(zhì)安全性等方面不能滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的需要。故在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制應(yīng)用的是與商用以太網(wǎng)不同的工業(yè)以太網(wǎng)。然而工業(yè)以太網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)在哪里呢？

　　一、應(yīng)用廣泛

　　以太網(wǎng)是應(yīng)用最廣泛的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，幾乎所有的編程語(yǔ)言如Visual C++、Java、VisualBasic等都支持以太網(wǎng)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)。

　　二、通信速率高

　　10、100 Mb/s的快速以太網(wǎng)已開(kāi)始廣泛應(yīng)用，1Gb/s以太網(wǎng)技術(shù)也逐漸成熟，而傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線最高速率只有12Mb/s（如西門子Profibus-DP）。顯然，以太網(wǎng)的速率要比傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線要快的多，完全可以滿足工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)不斷增長(zhǎng)的帶寬要求。

　　三、資源共享能力強(qiáng)

　　隨著Internet/ Intranet的發(fā)展，以太網(wǎng)已滲透到各個(gè)角落，網(wǎng)絡(luò)上的用戶已解除了資源地理位置上的束縛，在聯(lián)入互聯(lián)網(wǎng)的任何一臺(tái)計(jì)算機(jī)上就能瀏覽工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)“控管一體化”，這是其他任何一種現(xiàn)場(chǎng)總線都無(wú)法比擬的。

　　四、可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Υ?/p>

　　以太網(wǎng)的引入將為控制系統(tǒng)的后續(xù)發(fā)展提供可能性，用戶在技術(shù)升級(jí)方面無(wú)需獨(dú)自的研究投入，對(duì)于這一點(diǎn)，任何現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)都是無(wú)法比擬的。同時(shí)，機(jī)器人技術(shù)、智能技術(shù)的發(fā)展都要求通信網(wǎng)絡(luò)具有更高的帶寬和性能，通信協(xié)議有更高的靈活性，這些要求以太網(wǎng)都能很好地滿足 [3]

　　重要性能編輯 播報(bào)為了應(yīng)用于嚴(yán)酷的工業(yè)環(huán)境，確保工業(yè)應(yīng)用的安全可靠，SIMATIC NET 為以太網(wǎng)技術(shù)補(bǔ)充了不少重要的性能：

　　工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)上與IEEE802.3/802.3u兼容，使用ISO和TCP/IP 通訊協(xié)議

　　10/100M 自適應(yīng)傳輸速率

　　冗余24VDC 供電

　　簡(jiǎn)單的機(jī)柜導(dǎo)軌安裝

　　方便的構(gòu)成星型、線型和環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

　　高速冗余的安全網(wǎng)絡(luò)，最大網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)時(shí)間為0.3 秒

　　用于嚴(yán)酷環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)元件，通過(guò)EMC 測(cè)試

　　通過(guò)帶有RJ45 技術(shù)、工業(yè)級(jí)的Sub-D 連接技術(shù)和安裝專用屏蔽電纜的Fast Connect連接技術(shù)，確?，F(xiàn)場(chǎng)電纜安裝工作的快速進(jìn)行

　　簡(jiǎn)單高效的信號(hào)裝置不斷地監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)元件

　　符合SNMP（簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議)

　　可使用基于web 的網(wǎng)絡(luò)管理

　　使用VB/VC 或組態(tài)軟件即可監(jiān)控管理網(wǎng)絡(luò) [4]