Industrial
• 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） • 连接离散的控制设备和I/O • MTBF20年以上（基于MIL-HDBK217F）， 有些甚至长达100年以上
安装和连接
• 连接标准的台式机\工作站\打印 机等 • 几年或十几年（没有相应标准 可遵循）
ANSI/TIA/EIA 568-B
术语
• CD = Campus Distributor • BD = Building Distributor • FD = Floor Distributor • MD = Machine Distributor (new: Intermediate Distributor (ID)) • TO = Telecommunication Outlet • CP = Consolidation Point
工作环境
• 无振动、冲击 • 无重机械负载、无化学物质腐蚀 • 较低的抗电磁干扰能力 • EN60950
工业认证
• FCC Part 15 Class A • EN55022
• EN50121、EN50155、ATEX Zone 1&2
可用性
• 产品可用性
• 产品生命周期 • 替代产品延续性
Before and After
Miscellaneous 3%
Hardware 17% Software 7%
Support 73%
Source: Gartner Group
结构化布线
结构化布线的好处
• 简化设计 • 产品可选择余地大 • 兼容性好 • 增加可靠性 • 易于维护
结构化布线标准
ISO/IEC 11801
EN50173
Around two thirds of all failures are caused by faults in network components
3%
Application
7%
Application programs
Presentation Session Transport
12 % 8%
10 %
Aspects of Industrial Ethernet
• 工业以太网和商用以太网区别所在：
• • • •
Environment环境 Operation 运行 Maintenance 维护 Management 管理
一些统计数字
Investing in operational safety pays
TO
TO TO
Layer 4
TO
TO
TO
TO
Physical Cabling Structure
Office:
Primary Secondary Tertiary
TO
CP
CD
FO (1500m) E9...10/125 G50(62,5)/125
BD
FO (500m) E9...10/125 G50(62,5)/125
IEC/SP50 H2
Process Measurement and Control Level
Communication Trend in Industrial Environments
ControlNet
ETHERNET
IEC/SP50 H1 Profibus PA
工业通讯为什么选择以太网?
• 以太网是开放的标准. • 以太网使网络的垂直集成成为可能. • 对比现场总线，以太网提供了更大的通讯带宽以满
Abrasion（磨损） Bending（弯曲） Impact（碰撞） Tension / Stretching（拉伸） Crushing（挤压） Cutting（切断） High or low temperature（高低温） Contact with oil（油污） Exposure to UV light（暴露在紫外线照射下） Immersion in water（浸水）
• • • • •
配置简单 恢复速度快 恢复性能可靠一致 降低线缆需求 拓扑清晰
• 缺点
• 非标准化 • 但是…
• MRP
• Media Redundancy Protocol（介质冗余协议） • IEC 62439 (标准化的工业环网冗余协议)
应用案例 – 地铁
Multicasting (多播通信)
Cabling Structure Office Industry
LHale Waihona Puke yer 1CDProduction hall Primary cabling
Office building
BD
Layer 2
BD Secondary cabling
BD FD
CP
FD
(Layer 3)
MD Tertiary cabling MD MD
• 工业应用
• Producer / Consumer （生产者/消费者） • Publisher / Subscriber （发布者/订阅者）
• What is Twisted Pair Cable?
• • • • • • • •
双绞线缆采用绞和的方式以避免线缆之间的串扰 非屏蔽双绞线 半屏蔽双绞线 全屏蔽双绞线 Cat5e？ Cat6？ 单芯线？ 多芯线？
Other Considerations
可能降低线缆性能甚至是破环线缆的原因

Network operating system
Network
25 %
Data Link
35 %
Network components
Physical
Source: Datacom, Network Management Special
Total Cost of Ownership of a Network over 5 years
环境因素
• 安装方式（DIN or Rack） • 外形尺寸？固定式还是模块化？ • 工作输入电压范围 • 工作温度范围 • 无风扇散热 • 振动 • 抗电磁干扰性能 • 保护等级（IP20 – IP67) • 电路板保护涂层
Comparison - Physical
Office
• 专用网络机柜内
拓扑结构和冗余
Network Topologies – 总线型
Network Topologies – 星型
Network Topologies – 树型
Network Topologies – 带有冗余结构的树形
(Rapid) Spanning Tree – （快速）生成树
• 优点
• 标准化 • 向下兼容 (STP) • 可以组建混合型网络结构
Industrial VS Office Ethernet
Contents
• 以太网历史 • 一些统计数字 • 结构化布线 • 交换机的物理特性 • 拓扑结构和冗余 • 带宽 • 组播因素 • VLANs 虚拟局域网 • 优先级区别服务 • 故障设备的替换 • 网络管理 • 结论
Definition
连接器
• The issues
• 灰尘 / 水 • 振动
• 双绞线
• “Industrialized” RJ45 • M12
• 光纤
• M12 - MicroFX
自适应 / 自动交叉
Patch cable 1:1
• 自适应
• • • •
速度 双工模式 IEEE802.1x流量控制 双方都自适应才能自适应
使用寿命
• 风扇散热
• 备件更换：3年 • 电源(220VAC) • 良好（机房恒温，恒湿）
• 无风扇散热
• 备件更换：10年 • 冗余的电源(24/48VDC，110/220VAC等) • 普通或宽温(-40°- +70/+85°) • 有具体的抗振动、抗冲击要求 • 牢固的重机械负载设计、防某些 化学物质腐蚀 • 较强的抗电磁干扰能力 • Cul508/1604 Class 1 Div 2 • IEC61850-3 IEEE1613、KEMA
消息类型
• Unicast（单播） – 目的地终端唯一
• Broadcast（广播） - 子网中的所有终端
• Multicast（组播） - 一组终端
为什么使用组播?
• 可以在不增加发送源负担的条件下发送数据给多个接收方 • 节省带宽资源
• 实时性好
组播的应用场合?
• 一般应用
• • • •
Video Conferencing（视频会议） Video Surveillance（视频监控） Software Distribution（软件分发如病毒库更新等） …
交换机的物理特性
Physical Characteristics
• 没有“标准的”工业以太网交换机 • 物理特性需与PLC保持一致 • 网络设备不能成为最薄弱的环节
Certifications
• • • •
Marine Substation Transportation ATEX Zone 2
PIN
PIN
1 2 3 6 4 5 7 8
1 2 3 6 4 5 7 8
• 自动交叉
• MDI, MDI-X • 自动校准发送和接受线对 • 一般必须在自适应功能开启情 况下使用（赫思曼交换机则可 以单独开启）
Crossover cable
PIN PIN
1 2 3 4 5 6 7 8
1 2 3 4 5 6 7 8
Network Topologies – 环型
HIRSCHMANN
HR C M N I S HA N