工业以太网的意义和应用分析
现场总线和工业以太网
一、什么是现场总线二、现场总线的技术特点与优点三、现场总线的产生与发展趋势四、以太网与工业控制网络五、工业以太网什么是现场总线 现场总线是应用在生产现场、连接智能现场设备和自动化测量控制系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络现场总线是通信网络位于生产控制现场和网络结构的底层 现场总线是低带宽的控制网络它与上层的Internet、企业内部网Intranet相连构成企业综合自动化的通信网络平台现场总线对控制系统带来的革命 基地式仪表控制系统单元组合式模拟仪表控制系统集中式数字控制系统集散控制系统DCS、PLC基于现场总线的分散控制系统各阶段测控仪表能力指数现场总线开放标准数字DCS电动单元气动、模拟模拟按回路运行按过程运行过程优化管控一体化五十年代1960 1980 1998数字/模拟混合测控能力指数与一般通信技术的区别一般通信技术只是能实现信息的传输现场总线是一种控制系统框架一种全新的控制系统结构，即：现场总线还包括网络上的所有设备能够进行信息互访与互换总线上的设备之间能够进行互操作和系统集成现场总控制系统FCS采用开放式数字通信网络突破传统DCS中的专用通信网络结构网络集成的测量控制系统单个分散的测量控制设备变成网络节点现场总线为纽带构成共同完成任务的网络系统与控制系统实现现场测量控制设备之间的信息共享返回本章首页2.1 FCS的结构特点Multi-Controllers AOPIDAIPIDAOAI DCS FCS2.2 现场总线系统的技术特点 全数字通信多分支结构系统的开放性互可操作性和互用性现场设备的智能化与功能自治性系统结构的高度分散性对现场环境的高度适应性全数字通信抗干扰能力和鲁棒性都比较高，传输精度也得到显著提高信号的检错、纠错机制得以实现可进行多参数传输，消除了模拟信号的传输瓶颈 现场设备的测量、控制信息以及其他非控制信息如设备类型、型号、厂商信息、量程、设备运行状态等都可以通过一对导线传输到现场总线网络上的任何智能设备，如中央控制器等。
工业以太网技术在延长气田建设中的应用
信 息 通 信
Ｉ ＮＦ ＯＲＭＡ Ｔ １ ０Ｎ ＆ ＣＯＭ Ｍ ＵＮＩ ＣＡＴ１ ０ＮＳ
２ ０ １ ４
（ Ｓ ｕ ｍ ．Ｎ ｏ １ ３ ４ ）
工业 以太 网技术在延 长气 田建设 中的应用
刘 彬
（ 中石化石油工程设计有限公 司， 山东 东营 ２ ５ ７ ０ ２ ６ ）
与控制 器或远程采集单元连接：采用 Ｃ Ｐ通讯卡件扩展 以 太 网接 口。 连接接 口可为 １ ０ ／ １ ０ ０ Ｍｂ ｉ ｔ ／ ｓ Ｉ Ｌ １ ４ ５ 接 口。 基于该方式， 可将总线系统或其他协 议的控制器系 统耦合至 以太 网接 口。 与非 以太 网系统连接 ：对于不存在 以太 网通讯卡 的控制 器 或其他系统 ，可采 用协议转换器进行耦合 连接 。使用 Ｉ Ｅ ／ Ｐ ｂ ｌ ｉ ｎ ｋ或 Ｉ ＷＬ Ａ Ｎ ／ Ｐ Ｂ Ｌ ｉ ｎ ｋ将非 以太 网系统 以有线或无线的方 式与工业 以太 网平 台进行对接 。
２延 长气 田传 输 业务 需求
延长气 田 目前处于先期开发阶段 ，须重 点夯实通信 网络 基础设施建设 。通过工业级 以太 网络构建 “ 公 司总部一 前指 基地一处理站一 各工艺站场一各井场”的完整信息网络 ， 传输 业务主要为 自动化采集和远程控制 、Ｗｅ ｂ数据 的链接和生产 生活信息的远程浏览 、 视频数据的采集和传输 、 办公 自动化、
描） ， 以便 网络安全管理部 门针对 网内的各个 网段进行网络安
１工业 以太 网技 术 分析
以太 网络 是一种适用于局部地区 的分布式包交换网 ，它 基于 以太 网技 术（ Ｅ ｔ ｈ ｅ ｍｅ ｔ ） 协议 ， 遵循 Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ ８ ０ ２ ＿ ３标准 。以工 业 以太 网交换机为基础 的工业用数据传输交换网络 ，其开放
工业以太网及其在变电站自动化系统中的应用
１ 工业 以太 网的优点
目前许多大公司 的工 业控 制系统都 是采用 以太 网来统 一管 可靠性得不到保证 。真 正意义 的工业 控制 网络 体 系是 在二 十世 理 ， 且 各 种 现 场 总 线 也 大 多 开 发 出 以 太 网接 口 ， 此 可 以 说 以 而 因 纪八九十年代 占据 了主导地位 的分散型控制 系统 Ｄ Ｓ 也称为集 太 网已经成为工业 控制领 域 的主要通信 标准 。这 主要是 因为 以 Ｃ（ 散型控制系统） Ｄ Ｓ ， Ｃ 将管理和控制相分离 ， 实现 “ 中管理 ， 集 分散 太 网具有以下优点 ： ） 用广泛 。２ 成本 低廉。３ 通 信速率 高。 １应 ） ） 控制” 有 力地克服 了集 中式数 字控制 系统 中对控制器 处理 能力 ４ 软硬件资源丰富。５ 可持续发展潜力大。 ， ） ）
，
４ ７９７ △ ： －７ 。计算结果与模拟值符 合较好 。 ・ １ ， ２ ７５８ 表 １ 总结了两种方法的结 果。
．
方 法是组合法 中周跳处理最合理最“ 干净， ， 的最佳方法
。
参考文献 ：
＋ 兰 竺翌 ． 耋 翌 竺兰墨 些
．
． ［ ｅｒＢｉ ｕ ａＥｉＡｒ Ｇ ｔ １ ｏｙ１ｔ Ａｏｔ ｄｇｌｉ ｆ ＰＤ ］Ｇｆ ｗ． ｔ ｉ ｉ ｏｍ Ｓａ ｆ 。ｔ ｍ。 ｔ ｇｈｏ 。 Ａ ｔ
的。随着计算机技术的发 展 ， 计算机被 引入 到控 制系统 ， 后 出 是 Ｆ Ｓ 先 Ｃ 标准种类过多 ， 且各有 自己的优势和适 用 范围 ， 另外 在本
现了计算机集中控制系统 Ｃ Ｓ 分散型控制系统 Ｄ Ｓ和现场总线 质安全 、 Ｃ、 Ｃ 系统可靠性 、 数据传输速度等方 面存在一些技术瓶颈。 控制系统 Ｆ Ｓ Ｃ。 集中控制系统结 构简单 ， 直接面对控 制对 象 ， 系统实时 性 、 但
profinet应用案例
profinet应用案例Profinet是一种现代化的工业以太网通信技术，广泛用于工业自动化领域。
它具有高速、可靠、灵活等特点，被广泛应用于许多不同的工业场景和设备中。
以下是几个Profinet应用案例及相关参考内容：1. 工业机器人：Profinet在工业机器人中的应用非常广泛。
通过使用Profinet，机器人可以与其他设备和系统进行高速和可靠的通信，实现实时数据传输和控制。
这种通信能力使得工业机器人能够与其他设备进行协同工作，提高生产效率和灵活性。
相关参考内容：以下是一些可以参考的相关内容- Profinet for Robotics Applications by Prof. Dr.-Ing. DetlefZühlke- Industrial Robots and Profinet: How to Integrate Robots into Profinet Networks by Matthias Popp- Profinet-based Communication for Robotics Control by Mario Wangler and Harald Branz2. 自动化生产线：Profinet在自动化生产线中的应用非常重要。
它可以实现各种不同设备之间的高速通信和数据交换，实现生产线上的协同工作和调度。
Profinet还可以与上层信息系统连接，实现生产数据的收集和分析，提供对生产过程的实时监控和控制。
相关参考内容：- Communication in Automation: Profinet by Prof. Dr. ChristophMüller- Practical Applications of Profinet in Automation Environment by Dr.-Ing. Gunther Kossek- Profinet Integration in Assembly Lines by Frank Hoffmann3. 过程控制系统：Profinet也被广泛应用于过程控制系统中。
工业以太网在地铁车辆中的应用
工业以太网在地铁车辆中的应用
钟碧羿
【期刊名称】《电力机车与城轨车辆》
【年(卷),期】2017(40)4
【摘要】文章通过介绍工业以太网在地铁车辆控制诊断领域的应用情况,分析了其高传输速率和大带宽带来的好处,展望了工业以太网在地铁车辆的广阔应用前景。
【总页数】3页(P88-90)
【作者】钟碧羿
【作者单位】长沙市轨道交通运营有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U270.382
【相关文献】
1.工业以太网在地铁自动化信息系统中的应用
2.工业以太网在轨道车辆网络系统中的应用探讨
3.渐入佳境的工业以太网——工业以太网在汽车焊接车间自动诊断及群控系统中的应用
4.渐入佳境的工业以太网--工业以太网在汽车焊接车间自动诊断及群控系统中的应用
5.工业以太网在城轨车辆中的应用研究
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工业以太网在工业控制网络中的应用与发展综述
较 大影 响力的现场总线主 要＿ 如下 ５种 ： 仃 ① Ｆ ｎ ａｉｎ ｉｌ ｂ ｓ 金 会现 场 总 线 ｕ ｄ ｔ Ｆ ｅｄ ｕ 基 ｏ （ ＦＦ总 线 ） ② Ｐ ｏ ｉ ｕ 过 程 现 场 总 线 。 。 ｒ ｆｂ ｓ
③ ＣＡＮ 总 线 。 ④ Ｌ０ ｎＷ Ｏ ｋ 总 线 。 ⑤ ｒ
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＿＿ Leabharlann Ｔ ｅ ｐ ｐ ｒ ｎ ｒｄ ｃ ｓ ｈ ａ ｐｃ ｔ ｎ ｃｕ ｌｉｓ ｏ ｔｅ ｈ ａ ｅ ｉ ｏ ｕｅ ｔ ｅ ｐ ｌａ ｉ ａ ｔ ａ ｔ ｆ ｈ ｔ ｉ ｏ ｉｅ ｆ ｌ ｕ ｏ ｔｏ ｎ ｔ ａ ｄ ｎ ｕｔｉｌＥ ｈ ｒｅ ｉ ｔｅ ｆｅ ｉ ｄ ｓ ｃ ｎ ｒｌ ｅ ｎ ｉ ｓ ｒ ｔ ｅｎ ｔ ｎ ｈ ｉｄ ｅｂ ｄ ａ ｌ
干汽车 内部测 孑 执行部 件之 间的数据通 信协议 ，现 已逐步发展剁机械制造 、数控 机床 、变电站检 测设 备的监控 与应用 卜。 闩前阁内外工 业控制 络还没有形成 统 一的格局 ，协议 多种 多样 ，埘下用户而
言 ，各 种设 备很 难 实现 互 联 互 通 ， 刚络 适 接较为 复杂 ，这 尢疑 埘工、 络的应用及
Ｐｏ ｎ ｔ ８ ｒｆ ｅ 共 种现场总线的 １ 种类型。② ｉ ０ ２ 工业 以太 网技 术分析
Ｉ ６ ０ ６包括的 ４种现场总线 国际标 准 ： ＥＣ ２ ２ ＡＳ Ａｃｕ ｔｒＳ ｎ ｏ ｉｔｒａｅ ｉ（ ｔ ａｏ ｅ ｓ ｒ ｎ ｅ ｃ ）执 行 ｆ ２ １工业以太叫发展现状 ． 工 业 以 １ ｝ 术是 普 通 以 太 技 术 仟 人网 支 工 业控 制 络 中的 延伸 。所 谓工 业以太 网 ， 是 指 其 在 技 术 上 与 商 用 以 太
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网络 中的应用与发展综述
办公以太网和工业以太网的区别课件
星型拓扑
要点一
总结词
星型拓扑结构是一种中央集中式网络拓扑结构，所有设备 都连接到一个中心点，然后由中心点连接到其他设备。
要点二
详细描述
在星型拓扑中，所有设备都通过一个中心点连接，每个设 备都需要通过这个中心点与其他设备通信。这种拓扑结构 的优点是易于安装和管理，因为所有的连接都可以集中到 一个点。但是，如果中心点出现故障，整个网络将无法正 常工作。此外，由于所有设备都需要通过中心点进行通信 ，因此当设备数量增加时，网络性能可能会受到影响。
工业控制和监测设备
工业控制器
包括PLC、DCS、SCADA等系统，用于实现工业控制和监测。
传感器和变送器
用于监测工业生产过程中的各种参数，如温度、压力、液位等。
实时数据采集和监控系统
数据采集模块
用于实时采集现场数据，如温度、湿度、压力等。
数据监控模块
用于实时监控现场数据，并进行分析和处理，实现生产过程的自动化控制。
环型拓扑
总结词
环型拓扑结构是一种网络拓扑结构，其中每个设备都 连接到另一个设备，形成一个闭环。
详细描述
在环型拓扑中，每个设备都连接到另一个设备，形成一 个闭环。数据可以在环中沿着一个方向传输，每个设备 都会接收并转发数据。这种拓扑结构的优点是具有较高 的容错性，因为即使某个设备出现故障，数据也可以沿 着环的其他部分传输。但是，如果环路出现故障，整个 网络将无法正常工作。此外，由于每个设备都需要接收 并转发数据，因此当设备数量增加时，网络性能可能会 受到影响。
工业以太网则更注重实时性和稳定性 ，数据传输速度相对较慢，但能够满 足工业控制和自动化应用的需求。
错误检测和纠正
办公以太网通常采用较复杂的错误检测和纠正机制，以确保 数据的完整性和可靠性。
工业以太网交换机环网冗余的实现
Network World •网络天地Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程• 11【关键词】工业 以太网技术 冗余工业以太网它的成本低，效率高，方便安装且功耗较低吸引了越来越多的厂商。
控制系统和自动化系统通常使用的该技术来完成任务。
核电力的实际应用在许多领域，电力和运输是一个复杂的工业，控制环境变化使用户对以太网的可靠性的要求也越来越高。
为了保证整个通信系统的网络系统不受干扰通信系统的影响，或产生其他通信或通信系统瘫痪的问题，以太网冗余技术被广泛采用来提高容错率。
1 工业以太网技术以太网具有通信速率高、兼容性好、互联扩展性好、功耗低、安装方便等优点。
所谓的工业以太网是什么？其实就是在工业上广泛应用的一种技术，与其他以太网的技术都是类似的。
因此，工业以太网技术继承了以太网技术的优势，与传统的现场总线相比较具有很多优点。
主要的有点体现在下面几个方面：（1）以太网在计算机网络技术中的应用中最为广泛，它得到了广泛的技术支持。
以太网最典型的应用形式是以太网+TCP/IP+Web 。
常用的编程语言，如Java 、VisualC++和Visual Basic ，都支持以太网的应用开发，这些编程语言特别受欢迎，软件开发人员都喜欢应用这些编程语言，开发前景一片良好。
工业控制领域采用以太网通信，可以选择更多的开发工具，开发环境。
（2）由于商用以太网的广泛应用，主要的通信设备开发商和制造商致力于以太网交换机的开发和生产，这使得工业以太网交换机更便宜。
因为他应用的广泛，硬件价格很低，现在以太网网卡它的价格在现场总线价格的十分之一左右，而且随着集成电路技术的快速发展，其价格还会更低。
（3）目前，该技术比较成熟，广泛使用的以太网通信速率为10M 、100M 和1000M 。
这比任何当前的现场总线都快。
因此，以太网能够满足工业控制对带宽不断增长的要求。
工业互联网的关键技术和应用案例
工业互联网的关键技术和应用案例工业互联网是未来工业发展的重要趋势，具有良好的发展前景和广泛的应用场景。
在实现工业互联网的过程中，关键技术和应用案例是至关重要的。
本文将重点介绍一些工业互联网的关键技术和应用案例，以期读者对工业互联网的发展有更为深入的了解和认识。
一、工业互联网的关键技术1.传感器技术工业互联网需要大量的传感器技术来实现对设备和工艺过程的监测和控制。
传感器技术包括温度传感器、压力传感器、流量传感器等，通过传感器获取的数据可以用于实时监测和预测工艺过程的变化。
2.数据通信技术工业互联网需要可靠和高效的数据通信技术，以保证设备之间的信息交换。
目前，一些企业采用了工业以太网、Wi-Fi和蓝牙等技术，以解决数据传输的问题。
3.物联网平台技术物联网平台是实现工业互联网的基础，可以通过该平台实现设备间的联通和数据共享。
物联网平台可以帮助企业监测和管理设备、制定决策和优化生产过程。
4.大数据技术大数据技术可以处理海量的数据，包括实时数据和历史数据，在工业互联网实现的过程中，大数据技术可以用于数据分析和处理，帮助企业根据数据预测未来的工艺过程和做出相应的决策。
二、工业互联网的应用案例1.智能制造智能制造是工业互联网的重要应用领域，通过工业互联网可以实现设备之间的联通和数据共享，从而实现智能化的生产流程。
例如，一些工厂采用了智能化生产线和机器人自动化技术，以提高生产效率和降低成本。
2.物流和供应链管理工业互联网可以用于物流和供应链管理，包括物流信息跟踪、物流配送和物流设备管理等方面。
通过物联网平台和大数据技术，企业可以实现对物流过程的实时监测和优化，从而提高物流效率和降低物流成本。
3.智能城市智能城市是另一个重要的工业互联网应用领域，可以利用物联网、大数据和人工智能等技术实现城市的智能化管理。
例如，一些城市采用了智能交通管理系统和智能能源管理系统等技术，以提高城市的交通和能源效率。
4.智能家居智能家居是工业互联网的另一个应用领域，通过智能家居设备之间的联通和数据共享，可以实现家居设备的智能化管理和控制。
工业通信技术：分享工业通信技术的原理、协议和应用。
工业通信技术：分享工业通信技术的原理、协议和应用工业通信技术是现代工业系统中至关重要的一部分。
它用于在工业设备、控制系统和计算机之间进行数据传输和通信。
在工业环境中，稳定、高效和可靠的通信对于实现自动化和优化生产过程至关重要。
本文将介绍工业通信技术的基本原理、常用协议以及在实际应用中的一些场景和案例。
工业通信技术的基本原理工业通信技术的基本原理包括数据传输、通信协议和网络拓扑等方面。
数据传输数据传输是工业通信技术的核心。
在工业环境中，数据可以通过有线或无线方式传输。
常见的有线传输方式包括以太网（Ethernet）、串行通信（Serial Communication）和现场总线（Fieldbus）。
无线传输方式包括无线局域网（Wireless Local Area Network, WLAN）和蓝牙（Bluetooth）等。
在工业环境中，数据传输速度、可靠性和稳定性是至关重要的。
因此，通常采用高速、抗干扰能力强的有线传输方式，同时结合无线传输方式提供灵活性和可移动性。
通信协议通信协议是工业通信技术中的重要组成部分，它规定了数据在通信过程中的格式、编码方式和传输规则。
常见的工业通信协议包括Modbus、PROFINET、以太网/IP（Ethernet/IP）、DeviceNet和CAN（Controller Area Network）等。
这些协议根据不同的应用场景和需求，提供了不同的数据传输速率、通信方式和可靠性。
例如，Modbus是一种串行通信协议，用于在工业设备之间传输数据。
它简单、易于实现和部署，广泛应用于工业控制系统中。
另外，PROFINET是一种以太网协议，用于高速、实时的工业通信。
它支持多种通信方式，可以与现有的以太网设备集成。
网络拓扑网络拓扑指的是工业通信网络中设备之间的连接方式和结构。
常见的网络拓扑包括总线型、星型、环形和树状等。
总线型拓扑是一种常见的工业通信网络结构，其中所有设备都连接到一个共享的总线上。
EtherCAT技术的原理、性能及应用优势
EtherCAT技术的原理、性能及应用优势简介EtherCAT主张“以太网控制自动化技术” 。
它是一个开放源代码，高性能的系统，目的是利用以太网协议（最惠国待遇系统局域网），在一个工业环境，特别是对工厂和其他制造业的关注，其中利用机器人和其他装备线上的技术。
EtherCAT是IEC规范（IEC/PAS 62407）。
原理目前有多种用于提供实时功能的以太网方案：例如，通过较高级的协议层禁止CSMA/CD 存取过程，并使用时间片或轮询过程来取代它。
其它方案使用专用交换机，并采用精确的时间控制方式分配以太网数据包。
尽管这些解决方案能够比较快和比较准确地将数据包传送到所连接的以太网节点，但带宽的利用率却很低，特别是对于典型的自动化设备，因为即使对于非常小的数据量，也必须要发送一个完整的以太网帧。
而且，重新定向到输出或驱动控制器，以及读取输入数据所需的时间主要取决于执行方式。
通常也需要使用一条子总线，特别是在模块化I/O系统中，这些系统与Beckhoff K-总线一样，通过同步子总线系统加快传输速度，但是这样的同步将无法避免引起通讯总线传输的延迟。
通过采用EtherCAT技术， Beckhoff突破了其它以太网解决方案的这些系统限制：不必再像从前那样在每个连接点接收以太网数据包，然后进行解码并复制为过程数据。
当帧通过每一个设备（包括底层端子设备）时，EtherCAT从站控制器读取对于该设备十分重要的数据。
同样，输入数据可以在报文通过时插入至报文中。
在帧被传递（仅被延迟几位）过去的时候，从站会识别出相关命令，并进行处理。
此过程是在从站控制器中通过硬件实现的，因此与协议堆栈软件的实时运行系统或处理器性能无关。
网段中的最后一个EtherCAT 从站将经过充分处理的报文返回，这样该报文就作为一个响应报文由第一个从站返回到主站。
从以太网的角度看，EtherCAT总线网段只是一个可接收和发送以太网帧的大型以太网设备。
现场总线与工业以太网融合的技术路径
现场总线与工业以太网融合的技术路径现场总线与工业以太网融合的技术路径随着工业自动化和智能制造的快速发展，现场总线与工业以太网的融合成为了实现工业4.0的关键技术之一。
现场总线技术以其简单、可靠、成本效益高的特点，在工业自动化领域得到了广泛应用。
而工业以太网则以其高速、大容量、易于扩展的优势，在现代工业通信中扮演着越来越重要的角色。
本文将探讨现场总线与工业以太网融合的技术路径，分析其发展趋势和实现策略。
一、现场总线与工业以太网概述现场总线是一种用于工业自动化领域的数字通信网络，它连接了现场设备与控制系统，实现了设备之间的数据交换和控制命令的传输。
现场总线技术具有实时性、可靠性和抗干扰性强的特点，能够满足工业现场复杂环境的要求。
工业以太网则是基于传统以太网技术发展起来的，专门用于工业环境的网络通信技术。
它继承了以太网的高速、大容量、易于扩展等优点，同时针对工业环境的恶劣条件进行了优化，如增强了抗电磁干扰能力、提高了设备的稳定性和可靠性。
二、融合技术的必要性与挑战随着工业自动化水平的不断提升，对现场通信网络的要求也越来越高。
现场总线虽然在实时性和可靠性方面表现优异，但其数据传输速率相对较低，难以满足日益增长的数据传输需求。
而工业以太网虽然传输速率高，但在实时性和可靠性方面尚需进一步提升。
因此，将两者的优势结合起来，实现现场总线与工业以太网的融合，成为了满足现代工业自动化需求的有效途径。
然而，融合技术的发展面临着诸多挑战。
首先是技术兼容性问题，不同的现场总线和工业以太网标准之间存在差异，需要通过技术手段实现互联互通。
其次是性能优化问题，如何在保证实时性和可靠性的同时，提高数据传输速率和网络容量，是融合技术需要解决的关键问题。
此外，还有成本控制问题，融合技术的研发和部署需要考虑成本效益，以确保其在工业领域的广泛应用。
三、融合技术的关键技术实现现场总线与工业以太网的融合，需要依赖一系列关键技术。
这些技术包括但不限于：1. 协议转换技术：通过协议转换器，将现场总线的数据包转换为工业以太网的数据包，或者反之，实现不同网络之间的数据交换。
工业以太网交换机在配网自动化中的应用
工业以太网交换机在配 网 自动化 中的应用
葛 永亮 缪 刚 （ 新疆 电力公 司乌鲁木 齐电业局 信息通信 公司， 新 疆 鸟鲁木 齐 ８ ３ ０ ０ ０ ０ ） 摘 要： 配 电网 自动化 系统 对通信技 术的需求是建设的关键环节之一 ， 配 电网通信 系统种 类多且技 术成熟 ， 如何选择一 种合 适的通 信 方式是 配网 自动化规划建设项 目的重点 ， 本文通过对工业 以太 网通信技 术的组网应用进行 了可行性的研 究与分析 ， 结合 已在 电力 系统 应用的典 型案例 ， 分析 了工业以太网技术在配 电网 自动化 系统 中也是一种有效 的光纤通信 方式。
关键 词 ： 工 业 以太 网 ； 环 网； 应用
计算机通信技术 的飞速发展 ， 工业以太 网作为工业控制领域 的 上传至控制 中心 。 典型代 表 ， 使 电力 自动化领域发生了深刻 的变革 。工业 以太 网交换 配 网 自动化对通信 的要求 ： 机技术与商业 以太网交换机技术对 比 ， 其 网络通讯协议 、 工业环境 、 ａ ． 通信 系统稳定性 、 可靠 性极 高 ； 安装方式 、 散热 、 通信组 网等方面 ， 适合用于 电力 工业现场 ， 正是 由 ｂ ． 具有 自愈功能 ； 于工业以太网通信具 备可扩展性 、 兼容性 、 环网 自愈等特点 ， 工业 以 ｃ ． 组网灵活 、 可扩展性强 ； 太 网交换机在电力 自动化系统 中发挥着重要作用 。 ｄ ． 具有 双向通信能力 ； 随着电力事业的迅速 发展 ， 用户对供 电质量 和供 电可靠 性的要 ｅ ． 实时性和安全性好 ； 求越来越高 ， 配 网 自动化是解决上述 问题 的最佳手 段。通信系统是 ￡ 采用工业级元器件 ； 建设配电 自动化系统的关键技 术 ， 通信 系统 的好坏从很大程度上决 ｇ ． 特殊 的接 口保护措施（ 包括 防雷 、 防电磁干扰 、 静 电释放 、 冗余 定 了 自动化系统的优劣。 工业以太网技术 在配 电网 自动化 系统 中的 电源 ） 。 应用 ， 不仅 能够满足 电力 配电网通信 的需要 ， 也使 电力 系统 从现场 ３ 工 业 以太 网 交换 机 光 纤 通 信 组 网 控制层走 向管理监控层 ， 实现 了信息 的集 成与共享 。工业 以太 网技 ３ ． １光纤通 信将成为 配网 自动化通信方式的首选 术在各行业 中的应用 ， 验证其技术在 工业 控制领域起到 了不可替代 配 电网 由于量 多面广 ， 根据配 电现场 的不同典型链 路 ， 综 合各 的作 用 。 种通信方式 的优势 ， 研究适合配 电网的无缝 连接 的光纤通信组 网应 １ 概 述 用方 案 ， 有 效解 决配 电 自动化 等领域 的混合通 信瓶颈 问题 ， 为配 电 工业 以太 网交换机是光纤通信方式之一 ，是一 种集 光通信 、 以 通信 系统 的建设提供有效的通信保障。 光纤通信是 以光纤作为传输 太网接入 、 异步数据传输于一体 的数据传输设备 。 具有使用成本低 ， 媒介 的一种通信方式 。因其通信容量大 、 传 输距离远 ， 信 号干扰小 、 组 网简单 可靠 、 维护和管理 方便 等特点 。工业 以太 网交换机可 以将 保 密性能好 ， 抗 电磁干扰 、 传输 质量 佳 、 可靠性 高等特点 ， 特别 适合 多个站点 的以太网信号 、 Ｒ Ｓ ２ ３ ２ ／ ４ ８ ５信息动态地复 用到总速率不低 用 于配网通信所处 的特殊环境 。因此 ， 光纤 通信必将成为配 网通信 于１ ２ ５ Ｍｂ ｐ ｓ 的环形 光纤链路 中传输 ， 实现任意二点之 间的以太网数 的主要通信方式 。 据、 异步数据等多业务通信。 而通过双光 口串行 级联 ， 可以组建环型 ３ ． ２工业 以太 网通信组网方式 网络 ， 当环型 网络 中某个节点 出现 故障或光纤断 路时 ， 系统能在 微 ３ ． ２ ． １ 链 型 网 络 妙级切换物理传输 方向 ，以太 网交换数据在 ｌ Ｏ ｍｓ 以内 自动重建 路 电力 配电网络一次拓扑结构 的限制 ， 配 网 自动化 通信 网多 以链 由， 恢复通信 ， 实现 自愈功能 。 工业 以太 网交换机具有方便易用的网 型网络为主。 为了提 高系统 的可靠性 ， 一般采用手拉手方式 ， 提供单 管功能 ，但环路出现故 障时可以通过网管系统显示故障节点位置 ， 点故障的冗余通道 。 方便维护和管理 ； 也可 以通过 网管系统对任意 一个 节点进行参数配 ３ ． ２ ． ２环 型 网 络 置、 状态监控等 。 为了提高通信系统 的可靠性 ， 光纤环 网是 目前 网络构架 中的优 工业 以太 网交换机的主要参数如下 ： 选方案 ， 在双纤双环应用时 ， 可以抵抗双点故障 。 环型 网络根据实际 １ ． １ 电 口 参 数 ： ４ — ６ 路 ， 符 合 Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ ８ ０ ２ － ３标 准 ， 应用 ， 还可 以按照相切环网及环网带分支等结构形式设计 。 ｌ Ｏ Ｂ ａ ｓ ｅ — Ｔ ／ １ ０ Ｏ Ｂ ａ ｓ ｅ — Ｔ Ｘ以太网电 口， 支持 自动协 商和 自动识别极性 ； ３ ． ２ ． ３工业 以太 网交换机组网案例 １ ． ２ 光 口参 数 ： ２ － ３路 ， Ｓ Ｃ ／ Ｓ Ｆ Ｐ接 口 ，支持 单 模 光 纤 ，波 长 采用工业 以太 网交换机 的灵 活拓 扑组 网特性 ， 通过光缆顺 着电 １ ３ １ ０ ｎ ｍ； 力架空线路 把九家湾变 到六道湾变 ７个 柱上开关配 电终端组 成安 １ ． ３串 口参数 ： Ｒ Ｓ ２ ３ ２ ／ ４ ８ ５ ； 全、 稳定 的快速冗余光纤环 网（ 如图 １ ） 。 １ ． ４恢复时间 ： 全负载情况下线路故障恢复时间小于 １ ０ ｍ ｓ ； ４ 配 网通 信 系统 发 展 趋 势 展 望 １ ． ５传输距 离 ： ２ ０ — ６ ０ ｋ Ｍ； 随着配电网规模的不断扩大 ， 对通信系统 的规模 、 通信方式 、 性 １ ． ６传输方式 ： 存储转发 ； 能参数 、 组 网灵 活性 、 传输安全性 、 可靠性 和安装 维护的方便性均提 １ ． ７工作温度 ： 一 ４ ０ 。 一 ＋ ８ ５ 。 。 出了更高 的要求 ， 主要体现在 ： ２配 电 自动 化 对 通 信 的需 求 ４ ． １对通信带宽要求高 ， 接 口多样化 、 组 网更 灵活 。接 口形式最 好能配合 目前 的终端设备所提供的异步接 口和以太 网接 口。 组 网在 配网 自动化通信系统特点 ： ａ ． 节点 数 量 多 ； 原来链 网和环 网的基础上 ， 向更复杂 的环网带分支 、 相切环 网 、 树型 ｂ ． 节点分散 、 拓扑结构复杂 ； 网及混合 网方面发展 。 ４ ． ２对数据传输 的可靠性和实时性要求更高 。可靠性和实 时性 ｃ ． 每个 节点通信数量少 ； 是配 网所追求 的 目标之一 ， 随着 网络 规模 的不断扩 大 ， 配 电 自动 化 ｄ ． 通信距离短 ； ｅ ． 环境恶劣 （ 多在室外 、 强 电磁 干扰等 ） 配网 自 动化需要借 助可 对其要求会 越来 越高 。 ４ ． ３对数据传输 的安全性要求更高 、配 网 自动化 对通信系统 的 靠 的通信方式 ， 将配 网主站 的控制命令 下发 到各执行机构或远方终 因此在访 问控制 、 数据加密 、 通 （ 下转 ２ ９ １页 ） 端， 同时将各远方监 控单元（ Ｆ Ｔ Ｕ ／ Ｔ Ｙ Ｕ ／ Ｄ Ｔ Ｕ ／ Ｒ Ｔ Ｕ ） 说采集的各种信息 网络安全要求很 高 ，
工业以太网通信协议的安全性分析
工业以太网通信协议的安全性分析随着信息时代的发展，工业控制网络的监测与管理变得越来越关键。
然而，网络攻击和安全威胁也越来越多。
因此，保证工业以太网通信协议的安全性变得格外重要，本文就围绕工业以太网通信协议的安全性展开探讨。
1. 工业以太网通信协议介绍工业以太网通信协议是工业网络通信的标准协议，主要用于工业通信数据交换，数据集成和实时控制等方面。
它可以满足复杂和高速工业通信网络的需求，广泛应用于各种工业环境中。
2. 2.1 工业以太网通信协议存在的安全问题工业以太网通信协议在实现通信的同时，也存在着潜在的安全风险，如：（1）未经授权的访问工业以太网通信协议，非法入侵系统，获取网络信息和控制权限。
（2）攻击者利用工业以太网通信协议进行网络监听，截取设备和数据间的通信流量，窃取敏感数据信息。
（3）利用工业以太网通信协议对网络发起拒绝服务（Denial of Service）攻击，导致系统崩溃。
2.2 工业以太网通信协议的安全保障机制为了保障工业以太网通信协议的安全性，需要建立完备的保障机制，如：（1）对工业以太网通信协议进行全面的加密控制，加强用户身份认证和访问控制。
（2）采用网络隔离技术，将网络分割成多个独立的子网络，实现系统隔离和数据隔离，保证网络安全。
（3）建立有效的网络监测和管理体系，实时检测网络安全事件和攻击，及时采取应对措施。
3. 工业以太网通信协议的未来趋势未来，工业以太网通信协议将更加智能化和智能化，具备更强大的数据管理和控制功能，这也意味着工业以太网通信协议的安全性问题将成为更加复杂的挑战。
因此，在工业以太网通信协议的设计和实施中，安全性问题必须成为首要考虑因素。
4. 结论工业以太网通信协议的安全性分析是一个复杂的问题，需要在多方面进行加强和改进。
只有在全面加强安全保障机制的基础上，才能保证工业控制网络通信的安全和稳定。
工业互联网技术中的大数据技术应用分析
工业互联网技术中的大数据技术应用分析随着数据采集技术和互联网技术的不断发展，工业互联网概念逐渐被大众所熟知。
工业互联网是以互联网为基础，融合物联网、大数据、云计算等新一代信息技术的前沿科技，其目标是通过解决信息孤岛和数据孤岛等问题，实现企业数字化和智能化转型。
在工业互联网的技术体系中，大数据技术具有非常重要的地位和应用价值，本文将对大数据技术在工业互联网技术中的应用进行分析。
一、工业数据的特点首先，工业互联网应用中的数据来源非常广泛，例如生产、运维、质量、销售等领域都会产生大量数据。
并且这些数据通常具有高维、分散、异构、差异性和动态性等特点，增加了数据采集、加工、存储、传输、处理等环节的难度。
其次，数据分析需要满足较高的实时性、精度和可靠性等要求，因为在工业互联网应用中，数据分析结果将影响后续的决策和操作。
最后，工业数据的安全性要求非常高，任何数据泄露或篡改都将对企业的利益和声誉造成重大损失。
二、大数据技术在工业互联网的应用1.数据采集和传输大数据应用最基本的是数据采集和传输，工业互联网应用中这两个环节非常关键。
在采集方面，如何全面、准确、快速地采集各个领域的数据是一项挑战，工业互联网技术中采用了多种数据采集手段，包括传感器、RFID、网络摄像头、物联网等。
在传输方面，工业互联网技术中采用了多种通讯协议和网络架构，例如物联网协议、以太网、4G/5G等，通过这些手段实现工业数据的高效、稳定和安全传输。
2.数据处理和存储大数据应用的核心是实时、准确地处理和分析数据，工业互联网应用中需要处理的数据通常具有高维、异构、动态等特点，数据处理和分析主要包括数据预处理、数据挖掘、数据分析、数据可视化等环节。
其中，数据处理的难点在于如何将分散异构的数据转化为能够快速分析的统一格式，工业互联网技术中通常采用建模和标准化等手段来处理数据。
数据存储的难点在于如何高效、可靠、安全地存储海量数据，工业互联网技术中通常采用分布式存储和云存储等手段来解决数据存储问题。
工业以太网通信协议的实时性分析
工业以太网通信协议的实时性分析工业以太网是一种现代化的通信方式，它被用来传输实时数据和控制信号。
因此，实时性是工业以太网通信协议最为关键的性能指标之一。
本文将对工业以太网通信协议的实时性进行分析。
一、工业以太网通信协议介绍工业以太网通信协议是以太网协议的一种扩展，它专为实时数据应用而设计，与普通以太网协议不同，它具有以下特点：1.时间同步性：在工业以太网通信协议中，设备之间具有高精度的时间同步能力，能够保证数据在实时性应用中的精准度。
2.带宽分配：工业以太网通信协议支持带宽分配和优先级控制，能够确保高优先级数据的及时传输。
3.数据包延迟：由于数据包在传输过程中会受到多种因素的影响，如网络拥塞、路由选择等，因此工业以太网通信协议要求数据包延迟低，以保证无延迟的数据传输。
4.网络可靠性：工业以太网通信协议要求网络有自动重发机制，能够保证数据传输的可靠性。
二、工业以太网通信协议实时性分析工业以太网通信协议实时性有着非常严格的要求，它需要能够在高速、高丢包率、高延迟的环境下实现高精度的数据传输。
1.时延时延是衡量工业以太网通信协议实时性的主要指标。
在实时控制应用中，要求时延低于毫秒级别，以保证系统响应速度。
时延由多种因素组成，包括数据采集、网络传输、数据处理等。
其中，网络传输的时延较为严格，受到网络负载和路由选择等因素的影响。
因此，在实际应用中，需要采用一些优化策略，如采用带宽分配机制，对高优先级数据进行较高的带宽分配，保证其得以及时发送，以降低时延。
2.抖动抖动是指数据间隔时间的波动值。
抖动越大，说明数据在传输过程中的不确定性越高，实时性也相应较低。
在工业以太网通信协议中，抖动值要求非常小，通常在几十微秒以内。
因此，需要使用高精度的时钟同步机制，确保在传输过程中数据间隔时间的波动非常小。
3.数据丢失数据丢失是指在数据传输过程中出现数据丢失的情况。
由于工业以太网通信协议传输的是实时数据，因此在数据传输过程中发生丢包是不可容忍的，因为它会直接导致数据的延迟或者失效。
《工业控制网络》课件
无线通信技术是工业控制网络中 的重要组成部分，它利用无线信 号传输信息，实现了设备间的无
线连接和通信。
无线通信技术具有灵活、方便、 可移动等优点，适用于一些复杂
环境和移动设备。
常见的无线通信技术有WiFi、蓝 牙、ZigBee等。
工业控制网络安全技术
01
随着工业控制网络的普及和应用 ，网络安全问题越来越受到关注 。工业控制网络安全技术是保障 工业控制网络安全的重要手段。
特点
实时性、可靠性和安全性是工业控制 网络的重要特点，能够满足工业自动 化领域对快速、准确地传输控制指令 和数据的需求。
工业控制网络的重要性
提高生产效率
促进智能化发展
工业控制网络能够实现设备之间的快 速通信，提高生产效率，降低生产成 本。
工业控制网络的发展推动了工业智能 化的发展，使得工业生产更加自动化 、智能化。
工业以太网技术
工业以太网技术是基于以太网协议的工业控制网络技术，它将传统的以太网技术与 工业控制需求相结合，实现了高速、可靠的信息传输和实时控制。
工业以太网技术具有高带宽、低延时、高可靠性等优点，能够满足现代工业控制系 统的需求。
常见的工业以太网协议有EtherNet/IP、Profinet等。
无线通信技术
AI技术将提升工业控制网络的自适应和自学习能力，优化生产过程，提 高产品质量和降低能耗。
AI技术将增强工业控制网络的预测性和决策性功能，支持智能决策和优 化管理。
工业控制网络的绿色发展
绿色发展是未来工业控制网络的重要趋 势，通过节能减排和资源循环利用，降
低对环境的影响。
工业控制网络将采用更高效、低能耗的 工业控制网络将促进清洁能源的开发和
边缘计算能够将数据处理和分析 的需求从中心服务器转移至设备
工业以太网在整车焊接流水线自动化控制系统中的应用
①产品生产任务分派及调度 。能够根据生产进度适 随着 以太 网通信技术的飞速发展 ，工业以太 网逐渐 当的调整生产资源分配 ，根据任务变化 自动完成对流水 以其低廉的组 网价格 、 兼容性 较好 的通信协议 ， 以及一体 线生产工艺 的更改 ， 以适应不同车型的 自动焊装。 化 的联网技术而受到普遍应用 ，成 为 目前能够替代现场 ② 电气 控制和分析。 通过在底层安装传感监测设备 ， 总线 的最好 选择 之一 。本论 文 主要 结合 汽车整 车焊 装 实现对流水线焊装 工艺流程 的各个环节 的监测 与控制 ， Ｐ Ｌ Ｃ 自动 化 控 制 流 水 线 生产 控 制 系 统 ，对 基 于 ＿ Ｔ 业 以 太 并通过工艺数据库 的分析 ，实现相关生产工艺参数的 自
设计 ， 在 此 基础 上 给 出了 自动控 制 系统 的结 构 设计 方案 和控 制模 式方 案 ， 重 点从 下 位 机 Ｐ Ｌ Ｃ 自动 控 制 系统 和 上位 机 工
业 以 太 网 网络 系统 两个 角度 详 细设 计 研 究 了系统 的技 术 实现 ， 对 于进 一 步提 高工 业 以太 网在 工厂 流水 线 自动 控 制 系统
第３ ２卷第 ３期
Ｖｏ ｌ ＿ ３２ Ｎｏ ． ３
企 业 技 术 开 发
ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩ ＣＡＬ ＤＥＶＥＬ ０ＰＭＥＮＴ ＯＦ ＥＮＴＥＲＰ ＲＩ Ｓ Ｅ
２ ０ １ ３年 １ 月
Ｊ ａ ｎ Ｉ ２ ０ １ ３
工业 以太 网在 整车 焊 接 流水 线 自 动 化 控 制 系 统 中的应 用
网络通信协议上传到工业 以太 网中进行网络传输 。随着 控 制 。 ． ２ 基 于 工 业 以 太 网 的流 水 线 自动 控 制 系 统设 计 工业 自动 化 技 术 的 日 益 发展 与 进 步 ，很 多工 业 生 产 流 水 ２ ２ ． ２ ． １ 系统 结 构 设 计 线都逐渐提 出了更高的 自动化控制的要求 ，例如要求实
什么是现场总线,什么是工业以太网
在工作中，很多新人问我究竟什么是现场总线，什么是工业以太网，对于刚入行的新人来说是比较难理解，我这里尽量采用通俗的讲法给大家解释一下现场总线和工业以太网。
现场总线技术是20世纪80年代中期在国际上发展起俩的一种工业控制技术。
通俗地讲，现场总线就是用在现场的总线技术，和计算机内部的总线概念一样，但是由于现场的特殊环境（如温度，安装条件，干扰等等），不同余计算机通常用于室内，为了区别，所以我们把这种总线称为现场总线。
做过PLC的人都知道，如果现场有100个I/0点，我们就需从PLC柜引超过100根的电线到现场，如果是1000个呢？？所以有人就想，能不能把这些所有的点用一根电缆都连接起来呢？不错，现场总线就实现了这种功能。
它及大方便了布线。
还有一点，现场总线把原先PLC要实现的功能分散到了现场设备/仪表。
还有一点很重要：现场总线采用的数字传输。
数字化是各行各业普遍的趋势。
我们的电视现在都数字化了。
工业控制也要数字化！！数字传输比较模拟量传输就很大的优势！世界就是这么奇怪，当人类自以为聪明，把问题复杂话的时候惊奇的发现0和1才是世界的本质。
现场总线技术实际上是次采用串行数据传输和连接方式代替传统的并联信号和连接方式，它依次实现了控制层和现场总线设别之间的数据传输，同时保证传输实时性的情况下实现信息的可靠性和开放性。
一般的现场总线具有以下几个特点：1、布线简单2、开放性3、实时性4、可靠性对于上面几个概念应该都比较好理解，深入的了解，大家可以参考相关资料。
工业以太网，所谓工业以太网通俗地讲就是应用于工业的以太网。
以太网是目前计算机局域网最常见的通信协议标准，但它是为办公自动化的应用而设计的，并没有考虑到工业现场环境的需求，比如高温、低温、防尘等，所以以太网不能直接应用于环境恶劣的工业现场。
所以工业以太网就随之产生了。
还有一个问题，很多人常问：为什么有那么多的现场总线协议，那么多的工业以太网协议呢？工业网络的发展经历了20多年，由于对未来的自动化控制的战略意义重大，市场潜力巨大，国际上著名的自动化设备制造商都千方百计地研发有自己特色的工业网络，各种现场总线和工业以太网相继产生。
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以太网技术在工业控制领域的应用及意义 随着计算机和网络技术的飞速发展，在企业网络不同层次间传送的数据信息己变得越来越复杂，工业网络在开放性、互连性、带宽等方面提出了更高的要求。现场总线技术适应了工业网络的发展趋势，用数字通信代替传统的模拟信号传输，大量地减少了仪表之间的连接电缆、接线端口等，降低了系统的硬件成本，被誉为自动化领域的计算机局域网。 现场总线的出现，对于实现面向设备的自动化系统起到了巨大的推动作用，但现场总线这类专用实时通信网络具有成本高、速度低和支持应用有限等缺陷，以及总线通信协议的多样性使得不同总线产品不能直接互连、互用和互可操作等，无法达到全开放的要求，因此现场总线在工业网络中的进一步发展受到了限制。 随着Internet技术的不断发展，以太网己成为事实上的工业标准，TCP/IP的简单实用已为广大用户所接受，基于TCP/IP协议的以太网可以满足工业网络各个层次的需求。目前不仅在办公自动化领域，而且在各个企业的上层网络也都广泛使用以太网技术。由于它技术成熟，连接电缆和接口设备价格较低，带宽也在飞速增加，特别是快速Ethernet与交换式Ethernet的出现，使人们转向希望以物美价廉的以太网设备取代工业网络中相对昂贵的专用总线设备。 Ethernet通信机制 Ethernet是IEEE802. 3所支持的局域网标准，最早由Xerox开发，后经数字仪器公司、Intel公司和Xerox联合扩展，成为Ethernet标准。Ethernet采用星形或总线形结构，传输速率为10Mb/s，100 Mb/s，1000 Mb/s或是更高，传输介质可采用双绞线、光纤、同轴电缆等，网络机制从早期的共享式发展到目前盛行的交换式，工作方式从单工发展到全双工。 在OSI/ISO 7层协议中，Ethernet本身只定义了物理层和数据链路层，作为一个完整的通信系统，它需要高层协议的支持。自从APARNET将TCP/IP和Ethernet捆绑在一起之后，Ethernet便采用TCP/IP作为其高层协议，TCP用来保证传输的可靠性，IP则用来确定信息传递路线。 Ethernet的介质访问控制层协议采用CSMA/CD，其工作原理如下：某节点要发送报文时，必须先监听网络，如果网络繁忙则坚持监听网络，一旦网络空闲就发送数据;在发送数据过程中继续监听，如果检测到冲突则立即停比发送并发出一个强化冲突的干扰信号，通知所有节点此时的网络己经发生冲突，此时冲突各方卞动退避随机等待一段时间后再重新监听网络，该随机时间由BEB(Binary Exponential Back-off)算法确定。 传统商用以太网主要缺陷及解决方案 由于Ethernet是以办公自动化为目标设计的，并不完全符合工业环境的要求，将传统的Ethernet用于工业领域还存在明显的缺陷。但由于其技术简单、完全公开，通过不断改进、提升，市场占有率越来越大，而成本越来越低，进而变成主流。据VDC(Venrure Development Crop)调查报告，如今己有约95%的网络节点具有Ethernet接口。随着IT技术的快速发展，Ethernet引进了许多新技术和新标准，不仅提高了Ethernet实时能力，还进一步增强了柔性和可靠性，使Ethernet应用于工业现场设备之间的通信成为可能。 交换机是数据链路层的多端口网桥，也可以说是一种智能HUB它能够读取正在传送的数据的目的地址并把它转发到相应的端口，在源端和交换设备的目标端之间提供一个直接快速的点到点连接。从交换机流入的数据包直接从和它相连的目的站接口流出。在普通交换设备中，一个节点传送的数据都要被广播到其他的各个节点，采用了交换技术之后，发送的数据通过交换机就直接送到了希望接收的目的地址，这就使得多个数据可以同时发送。交换机主要用来把网络分成不同的冲突域，同时对网络进行扩展。这种网络的性能主要由传输和接收的元件性能决定。通过网段的微化增加了每个网段的吞吐量和带宽，为每个节点提供了独占的点到点链路。这样，在体系结构上和简单的点到点的连接完全一样，每个设备都有一个专用的单独信道连接到另一个设备，因此不需要竞争底层传输信道。 交换式Ethernet克服了传统Ethernet的缺点，大大提高了网络性能，使原来的共享式带宽变成了独占式带宽.较好地解决了带宽问题。对于普通共享式Ethernet，若共有N个用户，则每个用户占有的平均带宽只有总带宽(如100Mb/s)的N分之一；而使用交换机之后，虽然数据传输速率仍为100Mb/s，但由于一个用户在通信时是独占而不是和其他网络用户共享传输媒体的带宽，因此整个局域网的可用带宽相当于N*100Mb/s。 使用交换机，还可以对网络上传输的数据进行过滤，使每个网段节点之间数据的传输只限在本地网段进行，而不需要经过主干网，也就不会占用其他网段的带宽，从而降低了所有网段和主干网的网络负荷。而全双工通信又使得端口间两对传输线路（双绞线或光纤等）上分别同时接收和发送报文帧，而不发生冲突，因此也不再受到CSMA/CD的约束。全双工交换式Ethernet已经成为一个确定性网络，不会因冲突而引起通信非确定性，Ethernet的通信实时性得到了保障。 工业可靠性 由于传统的Ethernet并不是为工业应用而设计的，没有考虑工业现场环境的适应性需要。工业现场的机械、气候、尘埃等条件非常恶劣，因此对设备的工业可靠性提出了更高的要求。在工厂环境中，工业网络必须具备较好的可靠性，可恢复性以及可维护性。 随着技术的发展，Ethernet的网络传输线已从昂贵且难以安装的同轴电缆变化到廉价的非屏蔽双绞线，它的抗干扰能力可与4~20mA模拟传输线路相当，如果需要更强大的抗干扰能力可以采用屏蔽双绞线或光纤网络。为了提高工业以太网的工业可靠性，在进行系统设计时，可通过可靠性设计提高现场设备的可靠性；采用环形冗余结构Ethernet以提高系统的可恢复性；采用智能设备管理系统，对现场设备进行在线监视和诊断、维护管理。 安全性 在工业生产过程中，很多现场不可避免地存在易燃、易爆或有毒气体等，对应用于这些工业现场的智能装置以及通信设备，都必须采取一定的防爆技术措施来保证工业现场的安全生产。以太网系统的本质安全包括几个方面，即工业现场Ethernet交换机、传输介质以及基于Ethernet的变送器和执行机构等现场设备。由于目前以太网收发器本身的功耗都比较大，一般都在60~70mA的这种缺陷已经得到解决，因此过去低功耗的Ethernet现场设备设计难以实现的要求和目标已经完全可以满足。 在目前技术条件下，对于没有严格的本安要求的非危险场合，对以太网系统可以采用隔爆防爆的措施，即通过对Ethernet现场设备采取增安、气密、浇封等隔爆措施，使现场设备本身的故障产生的点火能量不会外泄，以保证系统运行的安全性。对于有严格的本安要求的危险场合，则可以直接采用本安型的工业以太网设备等防爆措施。 工业系统的网络安全是工业以太网应用必须考虑的另一个安全性问题。工业以太网可以将企业传统的3层网络系统，即信息管理层、过程监控层、现场设备层，合成一体，使数据的传输速率更快、实时性更高，并可与Internet无缝集成，实现数据的共享，提高工厂的运作效率，但同时也引入了一系列的网络安全问题，工业网络可能会受到包括病毒感染、黑客的非法入侵与非法操作等网络安全威胁。一般情况下，可以采用网关或防火墙等对工业网络与外部网络进行隔离，还可以通过权限控制、数据加密等多种安全机制加强网络的安全管理。 另外，最新推出的IEEE802.3af标准中，对Ethernet的总线供电规也进行了定义。Ethernet在工业应用过程中的各种问题已经得到根本性的解决。 工业以太网的优势 Ethernet由于其应用的广泛性和技术的先进性，不仅在民用商业领域形成了垄断性优势，在工业应用中也具有传统现场总线所无法比拟的优越性。 带宽高 随着现场设备功能逐级增强，工业网络中传输的数据量将会成倍增加，加之现在有了现场设备要置Web Server以网页形式与外界沟通信息的需求，工业网络对带宽的要求越来越高。而传统的现场总线一般的传输速率仅为1~2Mb/s尽管有些总线可以得到更高的通信速率，如Contro1Net的传输速率为5Mb/s，PROFIBUS-DP可高达12Mb/s，但成本价格昂贵。 作为一种低成本网络技术，Ethernet目前的速率为10Mb/s、100Mb/s、1000Mb/s、10000Mb/s的快速以太网也已开始大量广泛应用，其通信速率比传统的现场总线快得多，完全可以满足工业网络不断增长的带宽要求。 应用广泛 Ethernet是目前应用最为广泛的计算机网络技术，受到广泛的技术支持。以工业以太网为主要研究对象的众多国际组织，如IEA (Industrial Ethernet Alliance)、IANOA (Industrial Automa-tion Network Alliance)等纷纷成立。几个主要现场总线组织(如FF、PROFIBUS、DcviccNct、Con-trolNET和LonWorks等)也在开发基于Ethcr-net的现场总线协议，更有一些公司己在开发具有Ethernet接口的仪表。几乎所有的编程语言都支持Ethernet的应用开发，如果采用Ethernet作为现场总线，可以保证有多种开发工具、开发环境供选择。 以太网与其他技术的对比 以太网技术能成为全球主流的通讯总线技术，是因为其优秀的开放性和灵活性，以及针对高可靠性需求方面的持续发展创新造成的。以太网技术与传统的SDH技术以及CAN、串口等其他的各种现场总线的特点对比如下。 表格 1 以太网与其他技术对比 序号 项目 SDH技术 以太网技术 其他总线技术
1 实时性 实时性较好
单级设备引入的延迟2us 由于传输速率只有几
百Kbps，实时性差
2 传输带宽
64K，2M，622M，1.25G 需要多级复用 10M，100M，1G，10G甚至100G，无需复用 带宽很低，一般为几百
Kbps
3 时钟同步性能 同步时分复用，同步精度较高 IEEE1588及同步以太网技术同步精度可达
100ns甚至10ns以下
大部分不支持时钟同步；最好的IRIG-B传输，同步精度也在10ms左右
4 承载业务 语音业务为主 视频、语音、测量控制多种业务 测量、控制等小业务量
5 兼容性 兼容性一般 良好的兼容性 互不兼容
6 冗余性能
单向环，双向环，DXC保护，冗余性能50ms 多种冗余保护拓扑 冗余性能50ms 总线型或树型拓扑
无冗余特性
7 效率
时分复用，带宽利用率低 高效传输，网络带宽利用率高 固定带宽，对突发业务