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工业以太网

(1)10Base-T 以太网——传输介质是铜轴电缆,传输速率为 10Mbit/s;
(2)快速以太网——传输速率为100Mbit/s,采用光缆或双绞 线作为传输介质,兼容10Base-T 以太网;
(3) Gigabit 以太网——扩展的以太网协议,传输速率为 1Gbit/s, 采用光缆或双绞线作为传输介质,基于当前的以太网标 准,兼容 10Mbit/s以太网和100Mbit/s以太网的交换机和路由器 设备;
许多国际组织都在为建立工业以太网标准应用通信协议的技 术规定而努力,工业以太网已经走上国际化、标准化轨道。工 业控制领域2003年的IEC 61158国际现场总线标准中已经包括了 以太网:Ethernet/IP、FF高速以太网HSE和PROFInet;
目前正在制定的实时以太网应用行规IEC 61784-2标准包括6 种以太网标准:中国标准EPA、德国Beckhoof公司EtherCAT、 日本横河公司V-net、日本东芝公司Tcnet、欧洲IAONA开放网 络联合会Ethernet PowerLink、法国Schneider公司Modbus/TCP。 再加上建筑自动化领域的国际标准ISO Standard 16484-5 BACn et/IP,已经和即将成为国际标准的工业以太网已经有11种之多。
以太网进入工业自动化领域已经成为不争的事实。面对巨大的
压力和发展空间,各个现场总线厂家都在保护已有技术和投资的条 件下纷纷整合已有产品,相继推出新一代整合了以太网技术的现场 总线技术和产品,这些产品系统不断投入市场,大大促进了工业以 太网技术应用和推广。如ControlNet和DeviceNet联合推出的 Ethernet/IP、Foundation Fieldbus推出的HSE和Schneider开发的 Modbus TCP/IP等,都已经成为有代表性的工业以太网技术,借助 于这些厂家的现场总线产品市场,这些工业以太网产品得以快速提 高了市场占有率。
值得一提的是,其中的EPA是中国拥有自主知识产权的工业 以太网标准,目前已经连续得到我国863计划重点资助,这也必 将为国内工业以太网发展提供良好的空间和条件。
5.1.2 工业以太网的主要技术
以太网应用于工业自动化,主要技术集中在以下几个方面, 这几个方面技术在不断发展之中,也是今后工业以太网技术攻关 的一些主要领域:首先是应用层和用户层技术。对应于ISO/OSI 七层通信模型,以太网技术规范只映射为其中的物理层和数据链 路层,而对较高的层次如会话层、表示层、应用层等没有作技术 规定,其中应用层和用户层技术是工业以太网的最主要的技术; 第二,是网络层、传输层及其相关技术,网络层和传输层协议目 前以TCP/IP协议为主,但许多厂家结合了中间件技术,从而大大 改善了以太网性能;第三,以太网的稳定性与可靠性技术。以太 网应用于工业控制领域的另一个主要问题是,它所用的接插件、 集线器、交换机和线缆等均是为商用领域设计的,而未针对较恶 劣的工业现场环境来设计,如高温、低温、防尘、抗干扰等,如 何使以太网产品适应恶劣的工业现场环境,也是工业以太网的主 要技术。
所谓工业以太网,一般来讲是指技术上与商用以太网(即IEEE 802.3标准)兼容,但在产品设计时,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、抗干扰性和本质安全等 方面能满足工业现场的需要。以太网进入工业自动化领域的直接原 因是,现场总线多种标准并存,异种网络通信困难。在这样的技术 背景下,以太网逐步应用于工业控制领域,并且快速发展。工业以 太网的发展得益于以太网多方面的技术进步。
(4)10 Gigabit 以太网——2002年6月发布,是一种速度更快的 以太网技术。支持智能以太网服务,是未来广域网(WAN— —Wide Area Network)和城域网(MAN——Metropolitan Area Network)的宽带解决方案。
5.1.1 工业以太网发展背景及应用情况
随着社会的进步和技术发展,用于商业系统的概念、方法和 术,越来越多地应用于工业领域。近年来工业自动化领域也越 来越多受到信息技术(IT)的影响,信息技术的原理和标准日 益渗透到工业自动化产品和系统中。工业以太网在工业自动化 领域中Байду номын сангаас速发展并且日益重要,就是这种趋势的结果和体现。
第5章 工业以太网
5.1概述 5.2典型的工业以太网实时通讯技术 5.3 基于S7-300PLC的工业以太网通信 5.4 基于以太网和嵌入式Web Server的控制器开发
第5章 工业以太网
5.1概述
以太网技术的思想渊源最早可以追溯到1968年。以太网的 核心思想是使用共享的公共传输信道,这个思想源于夏威夷大 学。在局域网家族中,以太网是指遵循IEEE 802.3标准,可以 在光缆和双绞线上传输的网络。以太网也是当前主要应用的一 种局域网(LAN——Local Area Network,局域网)类型。目 前的以太网按照传输速率大致分为以下四种:
首先是通信速率的提高,以太网从10M、100M到现在的1000 M、10G,速率提高意味着网络负荷减轻和传输延时减少,网络碰 撞几率下降;其次由于采用星形网络拓扑结构和交换技术,使以太 网交换机的各端口之间数据帧的输入和输出不再受CSMA/CD机制 的制约,避免了冲突;再加上全双工通信方式使端口间两对双绞线 (或两根光纤)上分别同时接收和发送数据,而不发生冲突。这样, 全双工交换式以太网能避免因碰撞而引起的通信响应不确定性,保 障通信的实时性。同时,由于工业自动化系统向分布式、智能化的 实时控制方向发展,使通信已成为关键,用户对统一的通信协议和 网络的要求日益迫切。所以,技术和应用的发展、需求使以太网进 入工业自动化领域成为必然。
采用网关接口是整合以太网和现场总线的权宜之计。但这种方
法最大限度地保护了原有的现场总线设备,有效巩固了工业以太网 在信息层、控制层的主导地位,扩大了工业以太网的影响和应用范 围。几乎所有现场总线厂家都推出了以太网接入方案和系统,可以 方便地提供自己的现场总线产品系统接入以太网服务。也出现了一 些专业的网关产品开发商,如瑞典HMS公司的“Anybus”系列产品, 为流行的13种现场总线网络提供通信接口,包括以太网接口,从而 为工业以太网在更多场合应用提供尽可能的方便。
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