工业以太网简介

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。用于将PG/PC连接到工业以太网。

工业以太网重要性能:为了应用于严酷得工业环境,确保工业应用得安全可靠,SIMATIC NET 为以太网技术补充了不少重要得性能:

✧工业以太网技术上与IEEE802、3/802、3u兼容,使用ISO与TCP/IP 通讯协议✧10/100M 自适应传输速率

✧冗余24VDC 供电

✧简单得机柜导轨安装

✧方便得构成星型、线型与环型拓扑结构

✧高速冗余得安全网络,最大网络重构时间为0、3 秒

✧用于严酷环境得网络元件,通过EMC 测试

✧通过带有RJ45 技术、工业级得Sub-D 连接技术与安装专用屏蔽电缆得Fast

Connect连接技术,确保现场电缆安装工作得快速进行

✧简单高效得信号装置不断地监视网络元件

✧符合SNMP(简单得网络管理协议)

✧可使用基于web 得网络管理

✧使用VB/VC 或组态软件即可监控管理网络。

工业以太网冗余原理

1、引言

在一个桥接得局域网里,为了增强可靠性,必然要建立一个冗余得路径,网段会用冗余得网桥连接。但就是,在一个透明桥桥接得网络里,存在冗余得路径就能建立一个桥回路,桥回路对于一个局域网就是致命得。它会带来如下问题:

A、广播风暴

B、同一帧得多份拷贝

C、不稳定得MAC地址表

因此,在交换网络中必须有一个机制来阻止回路。

2、生成树协议

生成树协议就就是IT界中常用得机制、生成树协议就是一种桥嵌套协议,在IEEE 802、1d规范里定义,可以用来消除桥回路。它得工作原理就是这样得:生成树协议定义了一个数据包,叫做桥协议数据单元BPDU(Bridge Protocol Data Unit)。网桥用BPDU 来相互通信,并用BPDU得相关机能来动态选择根桥与备份桥。但就是因为从中心桥到任何网段只有一个路径存在,所以桥回路被消除。

在一个生成树环境里,桥不会立即开始转发功能,它们必须首先选择一个桥为根桥,然后建立一个指定路径。在一个网络里边拥有最低桥ID得将变成一个根桥,全部得生成树网络里面只有一个根桥。根桥得主要职责就是定期发送配置信息,然后这种配置信息将会被所有得指定桥发送。这在生成树网络里面就是一种机制,一旦网络结构发生变化,网络状态将会重新配置。

当选定根桥之后,在转发数据包之前,它们必须决定每一个网段得指定桥,运用生成树得这种算法,根桥每隔2秒钟从它所有得端口发送BPDU包,BPDU包被所有得桥从它们得根端口复制过来,根端口就是接根桥得那些桥端口。BPDU包括得信息叫做端口得COST,网络管理员分配端口得COST到所有得桥端口,当根桥发送BPDU得时候,根桥设置它得端口值为零。然后沿着这条路径,下一个桥增加它得配置端口COST为一个值,这个值就是它接收与转发数据包到下一个网段得值。这样每一个桥都增加它得端口得COST值为它所接收得BPDU得包得COST值,所有得桥都检测它们得端口得COST值,拥有最低端口得COST值得桥就变为了指定得桥。拥有比较高端口COST值得桥置它得端口进入阻塞状态,变为了备份桥。在阻塞状态,一个桥停止了转发,但就是它会继续接收与处理BPDU数据包。

IEEE 802、1D规范包括了生成树算法(Spanning Tree Algorithm,STA),这就是一种确保转发循环永远不会发生得机制。 STA使用网桥协议数据单元(Bridge Protocol Data Units,BPDU),自动配置网桥上处于转发或阻塞状态得独立端口。BPDU就是网桥发送到一个已保存得多播MAC地址(对于以太网,这个地址就是01-80-C2-00-00-00)得消息,所有透明网桥都会侦听该地址。在阻塞状态下,端口不会获悉或转发已接收到得帧。STA得最终结果就是一个无循环得桥接环境,不管局域网网段拓扑结构就是否改变,这个环境总就是一直存在。生成树算法,决定了网络链路故障恢复时间,最少不低于15秒。生成树得状态:

运行生成树协议得交换机上得端口,总就是处于下面五个状态中得一个:

阻塞:所有端口以阻塞状态启动以防止回路,由生成树确定哪个端口切换为转发状态,处于阻塞状态得端口不转发数据帧但可接受BPDU。

监听:不转发数据帧,但检测BPDU(临时状态)。

学习:不转发数据帧,但学习MAC地址表(临时状态)。

转发:可以传送与接受数据数据帧。

禁用:通常由于端口故障或交换机配置错误引起、

3、Supreme-Ring协议