工业以太网第五讲
工业以太网
工业以太网工业以太网，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。
现代以太网技术与智能建筑以太网发展至今已有20余年历程，作为局域网组网的主要技术，一直长久不衰。
在这期间，令牌环、令牌总线、FDDI、ATM等技术分别在不同的阶段冲击着以太网在局域网领域的盟主地位。
但是以太网以其简单、价廉、高带宽、维护方便以及不断发展的特点牢牢地占领着局域网领域，并向着接入网和城域网领域发展。
自从以太网技术由共享发展到交换后，星型结构、交换与高带宽三大因素形成了与传统以太网大不相同的现代以太网技术。
进入21世纪以来，IT界已经不再寻找替代以太网的技术，转而寻找增强以太网的功能和将它扩展到新领域的途径。
现代以太网组网功能已经大大地超越了基本的以太网功能。
TCP／IP与以太网是开放性的强强组合，逐步渗透到建筑智能化领域的各个方面，给予智能建筑强大的生命力。
在智能建筑领域，TCP／IP以太网不仅作为信息服务／管理／监控的网络平台，而且越来越成为视频／语音等应用的支撑平台。
可以认为，随着安防数字化进程的加速，目前市场上直接采用标准双绞线和专用以太网来构成某些安防子系统的产品已经出现。
这样一来，出现基于以太网的多个子系统融合的、结构优化的、可靠的、—体化的安防系统已经不是一种方向性的讨论了。
在某些智能建筑的机电设备监控系统中，现场控制网络采用工业控制以太网已不是个别的案例了。
传统以太网（DIX）的核心思想是在共享的公共传输媒体上以半双工传输模式丁作，网络的站点在同一时刻要么发送数据，要么接收数据，而不能同时发送和接收。
导致十双工传输模式工作的主要原因在于公共传输媒体上站点发送帧的碰撞。
这种帧碰撞效应不仪限制了站点的传输带宽；而且还构成了束缚传输范围的碰撞域，大大影响了传输媒体（特别是光纤）的传输距离。
工业以太网入门教程
工业以太网入门教程[第1讲]——工业以太网联网设备基本知识提供:美国科动控制系统公司作者:科动浏览次数：4716今天的控制系统和工厂自动化系统，以太网的应用几乎已经和PLC一样普及。
但现场工程师们对以太网的了解，大多来自他们对传统商业以太网的认识。
很多控制系统工程的实施甚至是直接让IT部门的技术人员来实施。
但是，IT工程师们对于以太网的了解，往往局限于办公自动化商业以太网的实施经验，可能导致工业以太网在工业控制系统中实施的简单化和商业化，不能真正理解工业以太网在工业现场的意义，也无法真正利用工业以太网内在的特殊功能，常常造成工业以太网现场实施的不彻底，给整个控制系统留下不稳定因素。
那么选择正确的工业以太网要考虑哪些因素？简单的来说，要从以太网通讯协议、电源、通信速率、工业环境认证考虑、安装方式、外壳对散热的影响、简单通信功能和通信管理功能、电口或光口的考虑。
这些都是最基本需要了解的产品选择因素。
如果对工业以太网的网络管理有更高要求，则需要考虑所选择产品的高级功能如：信号强弱、端口设置、出错报警、串口使用、主干(TrunkingTM)冗余、环网冗余、服务质量(QoS)、虚拟局域网(VLAN)、简单网络管理协议(SNMP)、端口镜像等等其他工业以太网管理交换机中可以提供的功能。
不同的控制系统对网络的管理功能要求不同，自然对管理型交换机的使用也有不同要求。
控制工程师们应该根据其系统的设计要求，挑选适合自己系统的工业以太网产品。
由于工业环境对工业控制网络可靠性能的超高要求，工业以太网的冗余功能应运而生。
从快速生成树冗余(RSTP)、环网冗余(RapidRingTM)到主干冗余(TrunkingTM)，都有各自不同的优势和特点，控制工程师们可以根据自己的要求进行选择。
为了更好地帮助大家了解和学习工业以太网冗余技术的特点，让我们首先回顾以下以太网设备的发展过程。
集线器(Hub)相信绝大多数人都熟悉集线器。
很多人使用这种简易设备去连接各种基于以太网的设备，如个人计算机，可编程控制器等。
《工业以太网介绍》课件
01
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工业以太网在工业自动化领域中占据核心地位，为设备间通信提供了稳定、高效的数据传输方式。
工业以太网能够满足工业环境中的特殊要求，如高可靠性、实时性、安全性和可扩展性。
工业以太网已成为工业4.0和智能制造的重要组成部分，助力实现工厂自动化和数字化转型。
工业以太网技术将持续创新，提升传输速率、降低成本，并增强安全性、可靠性和实时性等方面的性能。
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《工业以太网》课件
03
CATALOGUE
工业以太网的实际应用案例
智能制造领域的应用
自动化生产线监控
工业以太网用于实时监控生产线的运行状态，确保生产过程的稳 定性和效率。
设备远程控制
通过工业以太网，实现对生产设备的远程控制，提高生产管理的 灵活性和便捷性。
数据采集与分析
工业以太网连接各种传感器和数据采集设备，实时采集生产数据 并进行深度分析，优化生产流程。
工业以太网用于构建智能城市的基础设施，如智能照明、智能安 防等。
物流管理
工业以太网用于实时追踪物流信息，提高物流管理的效率和准确性 。
矿业安全监控
工业以太网用于实时监测矿山的生产设备和环境状况，保障矿业生 产的安全。
04
CATALOGUE
工业以太网的发展趋势与未来展望
工业以太网的发展趋势
随着物联网、云计算等技术的发展，工业以太 网将与这些技术深度融合，实现更高效、智能
以太网技术不断发展，从最初 的10Mbps到现在的100Gbps ，具有很高的数据传输速率。
以太网协议与标准
以太网协议规定了数据帧的格 式、寻址方式、数据封装和解 封装等方面的规范。
以太网标准包括IEEE 802.3系 列标准，其中最常用的标准是 802.3u（快速以太网）、 802.3z（千兆以太网）和 802.3ae（万兆以太网）。
工业以太网的应用范围广泛，可以应用于各种工业设备和 系统中，如智能制造、智能物流、智能仓储等，对于工业 转型升级和智能化发展具有重要意义。
工业以太网的发展前景与挑战
工业以太网的发展前景广阔，随着工业自动化 技术的不断发展和进步，工业以太网的应用场 景和市场需求将会不断增加。
第五章 工业以太网及其应用
工业以太网及其应用 第5章 工业以太网及其应用
基于CPU317 2DP/PN的 CPU317IO系统组态 图5-21 基于CPU317-2DP/PN的PROFINET IO系统组态
工业以太网及其应用 第5章 工业以太网及其应用
IT Service HTTP SNMP DHCP TCP/UDP IP Ethernet
PROFINET 应用 组态、诊断 及HMI访问
过程数据
RT 实时性
实时 IRT
图5-19
PROFINET数据访问OSI/ISO模型 PROFINET数据访问OSI/ISO模型 数据访问OSI/ISO
图5-2 插入 PLC站 PLC站
工业以太网及其应用 第5章 工业以太网及其应用
图 5-3 1号 站 的 硬 件 组 态
工业以太网及其应用 第5章 工业以太网及其应用
图 5-4 2号 站 的 硬 件 组 态
工业以太网及其应用 第5章 工业以太网及其应用
5 ．2 S7-300的以太网应用 S7-300的以太网应用
在西门子的网络体系中，S7系列PLC可以通过 在西门子的网络体系中，S7系列PLC可以通过 系列PLC CP343-1/CP343-1IT（用于S7 300）、CP443-1/CP443S7）、CP443 CP343-1/CP343-1IT（用于S7-300）、CP443-1/CP4431IT（用于S7 400）来实现工业以太网的连接； S71IT（用于S7-400）来实现工业以太网的连接；工业计 算机可以通过专用通信卡CP1613 CP1613实现工业以太网的连 算机可以通过专用通信卡CP1613实现工业以太网的连 在本节当中，我们以S7 300之间的工业以太网连 S7接，在本节当中，我们以S7-300之间的工业以太网连 接实例来进行说明。 接实例来进行说明。 我们首先搭建一套测试设备，设备的结构如图7-1 我们首先搭建一套测试设备，设备的结构如图7 所示： S7-300系统由PS307电源 CPU314C-2DP、 系统由PS307电源、 所示：2套S7-300系统由PS307电源、CPU314C-2DP、 CPU314C-2PTP、CP343CP343- IT、PC、CP5611、 CPU314C-2PTP、CP343-1、CP343-1 IT、PC、CP5611、 STEP7组成 PLC系统概貌如下图 组成， 系统概貌如下图： STEP7组成，PLC系统概貌如下图：
工业以太网的原理与应用pdf
工业以太网的原理与应用1. 什么是工业以太网？工业以太网是一种用于工业环境中的高速、可靠的网络通信技术。
它基于以太网技术，通过将标准以太网协议进行扩展和优化，实现在工业环境中的实时通信和自动化控制。
工业以太网具有高性能、可扩展性强、标准化程度高等特点，被广泛应用于工业自动化领域。
2. 工业以太网的特点工业以太网相较于传统以太网，在工业环境下有以下特点：•实时性：工业以太网支持实时数据传输，能够满足对实时性要求较高的应用场景，如工业控制系统中的实时控制、监控等。
•可靠性：工业以太网通过采用冗余设计、网络切换等机制，提供了对网络故障具有容错能力的特点，以确保数据的可靠传输。
•安全性：工业以太网采用了加密技术、访问控制等安全机制，以保证数据的安全性，防止未经授权的访问和数据泄露。
•扩展性：工业以太网支持扩展性强，可以根据实际需求进行网络扩展和升级，满足不同规模和复杂度的应用场景。
3. 工业以太网的应用工业以太网在工业自动化领域有广泛的应用，主要包括以下几个方面：3.1 工业控制工业以太网可以用于工业控制系统中的实时控制和监控。
通过工业以太网，可以将传感器、执行器、PLC等设备连接到网络上，实现对工控设备的远程访问和控制。
在工业控制系统中，工业以太网可以提供快速、可靠的实时数据传输，实现对生产过程的精确控制和监测。
3.2 工业通信工业以太网可以用于工业通信领域，实现设备之间的高速数据传输。
通过工业以太网，可以将各种设备连接在同一网络上，实现设备之间的数据交换和共享。
工业以太网可以支持多种通信协议和通信方式，如TCP/IP、UDP等，满足不同设备之间的通信需求。
3.3 工业监测工业以太网可以用于工业监测系统，实现对生产过程的实时监测和数据采集。
通过工业以太网，可以将传感器、数据采集设备等连接到网络上，实现对生产设备、环境等的实时监测和数据采集。
工业以太网可以提供高带宽、低延迟的数据传输，满足对实时监测和数据采集的要求。
【精】工业以太网
版本号 IPV4 以太网采用基带传输，有10M 100M 1000M
4 RST＝1发送混乱，序号复位
生存周期
0100B 源IP地址 4字节
4 采用交换式以太网，减少仲裁环节
8位
协议 8位
3位
13位
报文头校验和 16位
长度 0－15 源IP地址 4字节 1997年修订 当两字节的值小于0x0600（1536D）时为字节长度，大于0x0600时表示传输的协议类型。
5类UTP：带宽为100MHz,又称为数据级电缆，能够运行100Mbps以太网和FDDI，5类UTP的阻抗为100欧姆。 4 GetReponse 获得响应
送时间不定。（有应答，可靠性高，数据包大实时
性差）
UDP/IP发送实时数据，数据包短，需要定时或周期 通信（实时性强，无应答 可靠性差）
仪器总线 与现场总线
TCP/IP协议组
SMTP 简单邮件传输协议 DNS 域名服务 SNMP 简单网络管理协议 SNTP 简单网络定时协议 FTP 文件传输协议
武洪涛
100m 最多4级集线器，最长500米 10BaseF光缆连接 62.5/125多模光纤，传输距离2000米
1 2 网卡
3 6
1 2 集线器
3 6
1 2 集线器
3 6
RJ-45连接示意图
1 2 集线器
3 6
仪器总线 与现场总线
以太网的网络层波形
武洪涛
以太网的数据传输采用全双工的线路结构。 采用曼彻斯特编码，或差分曼彻斯特编码。
仪器总线 与现场总线
网线分类
武洪涛
l类UTP：主要用于 连接，通常不用于数 据传输。
2类UTP： 2类线的最高带宽为1MHz,通常 用在程控交换机和告警系统。ISDN和 T1/E1数据传输也可以采用2类电缆。
工业化计算机网络5-0 以太网与工业以太网
命名格式：信号速率（Mbit/s）带宽（基带或 宽带）-长度（m）或电缆类型。
100BASE-TX 10M网已处于淘汰阶段，工业以太网一般基于快 速以太网技术，至于1G、10G网工业控制是否必 要？
§5-1以太网和IEEE 802.3
3). 以太网的数据链路层
分为媒体访问控制（MAC）子层
§5-3工业以太网
2). 工业以太网基本特性
2.4 工业以太网的环境要求 工业现场的设计者希望采用市场上可以找到的以太网 芯片和媒介，兼顾考虑工业现场的特殊要求。首先考 虑的是高温、潮湿、震动。第二看是否能方便地安装 在工业现场控制柜内。第三是电源要求。 2.5 速度与距离 与网络设备及传输介质有关。 2.6 集线器和交换机 一般采用交换机。 2.7 半双工、全双工 往往采用全双工。
逻辑链路控制（LLC）子层。 MAC解决的是共享信道的信道争用问题，采用
CSMA/CD的介质访问方式，为了使最远距离的站
点也能检测到冲突，需要在实际的信息长度后 加填充位，以满足最低信息长度的要求。
以太网的MAC子层的CSMA/CD协议
网络上的节点在发送数据前，要监听网络是否空 闲。如果网络空闲则发送；如果网络忙，则继续 监听。 如果有两个节点要同时发送数据，则发生冲突。 如果发生冲突，则节点发出阻塞信号，所有的节 点都停止发送，等待一个随机的时间片后再尝试 发送。
随着因特网的迅猛发展，节点地址是32bit的 IPv4的地址空间已经无法满足要求 节点地址是128bit的IPv6就应运而生了。
IPv6与IPv4并不兼容，两者的数据报报头格式是不一 样的。 TCP/IP协议族中的其他协议和IPv6有较好的兼容性， 通常只要稍微修改，以适应更长的节点地址即可。
工业以太网.ppt
现场总线 工业以太网
无线网络
原因一：现场总线标准难以统一
自现场总线产生和发展 至今，世界各大公司纷纷投 入了大量的资金和力量，开 发了数百种现场，其中开放 的现场总线也有二、三十种。 虽然广大仪表和系统开发商 以及用户对统一的现场总线 呼声很高 , 但由于技术和市 场经济利益等方面的冲突 , 市场上的各种现场总线无法 达成统一 , 多标准等于无标 准。
软硬件资源丰富
由于以太网已应用多年，人们对以太网的设计、应用等方 面有很多的经验，对其技术也十分熟悉。大量的软件资源和设 计经验可以显著降低系统的开发和培训费用，从而可以显著降 低系统的整体成本，并大大加快系统的开发和推广速度。
可持续发展潜力大
由于以太网的广泛应用，使它的发展一直受到广泛的重视 和吸引大量的技术投入。并且，在这信息瞬息万变的时代，企 业的生存与发展将很大程度上依赖于一个快速而有效的通信管 理网络，信息技术与通信技术的发展将更加迅速，也更加成熟， 由此保证了以太网技术不断地持续向前发展。
再次，全双工通信又使得端口间两对双绞线（或两根光纤） 上分别同时接收和发送报文帧，也不会发生冲突。 因此，采用交换式集线器和全双工通信，可使网络上的冲 突域不复存在（全双工通信），或碰撞机率大大降低（半双 工），因此使EtherNet通信确定性和实时性大大提高。
稳定性与可靠性
在工厂环境中，工业网络必须具备较好的可靠性、可恢复性 及可维护性。 为了解决在不间断的工业应用领域，在极端条件下网络也 能稳定工作的问题，德国Hirschmann 等公司专门开发和生产了 工业以太网交换机等产品，安装在标准DIS导轨上，并有冗余电 源供电。
原因三：工业以太网的技术优势
解决了协议的开放性和兼容性问题： 以太网采用由 IEEE802.3所定义的数据传输协议，是 一个开放性的标准，为PLC和DCS厂家所广泛接受。与现场 总线相比，以太网还具有向下兼容性。在大多数场合他还 可以使用已有的布线。此外以太网还允许逐渐采用新技术。 也就是说没必要一下子改变整个网络，而是逐步升级。 解决了带宽需求问题： 目前以太网的通信速率为 10M， 100M 的快速以太网也 开始广泛应用，1000M以太网技术也逐渐成熟，10G以太网 也正在研究，其速率比目前的现场总线快得多。
工业以太网讲义课件
以太网帧结构
Ethernet Header
Data Field
PA SFD DA SA Type Data Packet
7 1 66 2
46-1500 bytes
采用以太网与TCP/IP相结合的方法
标准：HSE、EtherNET/IP和Modbus/TCP 说明：它们是建立在以太网和TCP/IP协议基础上的数 据传递。提高实时性的主要手段包括提高通信速率,控 制网络负荷以及采用全双工交换技术。 然而,交换式以太网并不是实时通信最终的解决方 案, 当多个数据流同时到达交换机时,需要将其缓存后 从目的端口顺序输出,此时多路转换和缓存的时间取决 于不同交换机的具体实现方式和网络的负载情况,其值 仍是一个不确定的数值。在许多工业应用环境中,需要 一个设备同时向多个设备发送数据(如广播或发布/预定 关系)。交换式以太网更适合于点对点的数据交换，当 广播或多播报文同时传递到一个端口时会造成数据传 递的时延。
(2) 解决带宽需求问题。
以太网最初的数据传输速度只有10Mbit/s，随着1996年快速 以太网标准的发布。以太网的速度提高到了100Mbit/s。1998年， 千兆以太网标准的发布将其速度提高到最初速度的100倍。最初的以 太网需要1.2毫秒才能传送一个1518字节大小数据；现在，快速以太 网已经将这一时间减少到120秒；如果采用千兆以太网，这一时间只 需12微秒。
带宽预留式调度方式的缺点是，当现场环境中一个 网段包含大量的网络节点，节点间随机性通信频繁时， 调度算法的效率不高。
(2) 基于时间片的分时调度方式
工业以太网精品PPT课件
• 2、对环境的适应性与可靠性的问题 • 以太网是按办公环境设计的，将它用于工业控
制环境，其环境适应能力、抗干扰能力等是许 多从事自动化的专业人士所特别关心的。在产 品的设计时要特别注重材质、元器件的选择。 使产品在强度、温度、湿度、振动、干扰、辐 射等环境参数方面满足工业现场的要求。还要 考虑到在工业环境下的安装要求，例如采用 DIN导轨式安装等。像RJ45一类的连接器， 在工业上应用太易损坏，应该采用带锁紧机构 的连接件，使设备具有更好抗振动、抗疲劳能 力。工业以太网Fra bibliotek内容题要
• 概述 • 工业以太网技术 • 工业以太网协议 • 几种常见的工业以太网 • 工业以太网技术的发展趋势与前景
• 随着信息技术的不断发展，信息交换技术覆盖了各行 各业。在自动化领域，越来越多的企业需要建立包含 从工厂现场设备层到控制层、管理层等各个层次的综 合自动化网络管控平台，建立以工业控制网络技术为 基础的企业信息化系统。
• Ethernet实时通信服务质量支持策略 • 满足通信一致性和互可操作性的应用层、用
户层协议规范 • 网络可用性 • 网络安全性 • 本质安全与安全防爆技术
以太网用于工业领域的关键问题
• 1、通信实时性问题 • 以太网采用的CSMA/CD的介质访问控制方式，
其本质上是非实时的。平等竞争的介质访问控 制方式不能满足工业自动化领域对通信的实时 性要求。因此以太网一直被认为不适合在底层 工业网络中使用。需要有针对这一问题的切实 的解决方案。
• 4、本质安全 • 工业以太网如果要用在一些易燃易爆的危险工业场所，
就必须考虑本安防爆问题。这是在总线供电解决之后 要进一步解决的问题。 • 在工业数据通信与控制网络中，直接采用以太网作为 控制网络的通信技术只是工业以太网发展的一个方面， 现有的许多现场总线控制网络都提出了与以太网结合， 用以太网作为现场总线网络的高速网段，使控制网络 与Internet融为一体的解决方案。 • 在控制网络中采用以太网技术无疑有助于控制网络与 互联网的融合，使控制网络无需经过网关转换即可直 接连至互联网，使测控节点有条件成为互联网上的一 员。在控制器、PLC、测量变送器、执行器、I/O卡等 设备中嵌入以太网通讯接口，嵌入TCP/IP协议嵌入 Web Server便可形成支持以太网、TCP/IP协议和 Web服务器的Internet现场节点。在应用层协议尚未 统一的环境下，借助IE等通用的网络浏览器实现对生 产现场的监视与控制，进而实现远程监控，也是人们 提出且正在实现的一个有效的解决方案。
工业以太网
工业以太网基于光纤工纤以太的煤纤纤合自纤化建纤模式及纤纤技纤网1.光纤工纤以太在工纤纤合自纤化系纤中纤用及前景网1.1.光纤工纤以太技纤纤展纤网状光纤工纤以太是纤用于工纤控制纤域的以太技纤～在技纤上商用以太;网网与网即IEEE 802.3纤准,兼容。
纤品纤纤纤～在材纤的纤用、纤品的强度、适用性以及纤纤性、可互操作性、可性、抗干纤性靠、本纤安全性等方面能纤足工纤纤纤的需要。
EtherNet纤去被纤纤是一纤“非定性”的纤～作纤信息技纤的基纤～是纤确网IT纤域纤用而纤纤的～在工纤控制纤域只能得到有限纤用～纤是由于, ;1,EtherNet的介纤纤纤控制;MAC,纤纤纤采用纤撞纤纤的纤波纤多址纤纤;碰听CSMA/CD,方式～纤纤荷纤重纤～纤的定性不能纤足工纤控制的纤纤性要求～当网网确;2,EtherNet所用的接件、集纤器、交纤机和纤纤等是纤纤公室纤用而纤纤的～不符合工纤纤纤纤插劣纤境要求～;3,在工纤境中～厂EtherNet抗干纤;EMI,性能纤差～若用于危纤纤合～以太不具纤本纤网安全性能～;4,EtherNet不能通纤信纤向纤纤纤纤供纤纤纤。
号随网与广着互纤技纤的纤展普及推～EtherNet纤纤速率的提高和EtherNet交纤技纤的纤展～上述纤纤在光纤工纤以太中正在迅速得到解～使网决并EtherNet 全面纤用于工纤控制纤域成纤可能。
目前光纤工纤以太技纤的纤展纤在以下方面,网体几个1.1.1.通信定性纤纤性确与工纤控制纤不同于普通据纤的最大特点在于必纤纤足控制作用纤纤纤性的要求～信网数网它即号号确数确纤纤要足纤快和纤足信的定性。
纤纤控制往往要求纤某些纤量的据准定纤刷新。
由于EtherNet采用CSMA/CD方式～纤纤荷纤大纤～纤纤纤的不定性不能纤足工纤控制的纤纤要求～网网确故纤纤以太技纤纤以纤足控制系纤要求准定纤通信的纤纤性要求～一直被纤纤“非定性”的纤。
网确确网然而～快速以太交纤式以太技纤的纤展～纤解以太的非定性纤纤纤了新的契机网与网决网确来～使纤一纤用成纤可能。
5第五章工业以太网
工业以太网
现场总线
5.1 工业以太网简介
三、通信非确定性的缓解措施
(4) 采用交换式以太网技术 在传统的以太网中，多个节点共享同一个传输介质，共享网络 的固定带宽。 交换机接收并存储通信帧，根据目的地址和端口地址表，把通 信帧转发到相应的输出端口，为连接在其端口上的每个网络节 点提供独立的带宽，使不同设备之间产生冲突的可能性大大降 低。
●
工业以太网
现场总线
5.1 工业以太网简介
一、工业以太网与以太网
●
以太网和互联网原有的核心技术是工业以太网的重要基础，而对 以太网实行环境适应性、通信实时性等相关改造、扩展的部分，成 为工业以太网的特色技术。 ● 目前工业以太网的代表技术有：FF中高速网段HSE， PROFIBUS的上层网段PROFINET， EtherNet/IP 和Modbus/TCP 。 ● 在控制器、PLC测量变送器、执行器、I/O卡等设备中嵌入以太 网通信接口，嵌入TCP/IP协议，嵌入Web Server便可形成支持以太 网、TCP/IP协议和Web服务器的Internet现场节点。借助IE等通用 的网络浏览器实现对生产现场的监视与控制，进而实现远程监控， 也是工业以太网的一个有效解决方案。
工业以太网
现场总线
5.2 以太网的物理连接与帧结构
一、以太网的物理连接
RJ-45插头和制作工具
工业以太网
现场总线
5.2 以太网的物理连接与帧结构
一、以太网的物理连接
IP防护等级 IP（INGRESS PROTECTION）防护等级系统是由IEC （INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION）所起 草。将灯具依其防尘防湿气之特性加以分级。这里所指的外物含 工具，人的手指等均不可接触到灯具内之带电部分，以免触电。IP 防护等级是由两个数字所组成，第1个数字表示灯具离尘、防止外 物侵入的等级，第2个数字表示灯具防湿气、防水侵入的密闭程度， 数字越大表示其防护等级越高，两个标示数字所表示的防护等级 如表一及表二所示：
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工业以太网入门教程[第5讲]——选择正确的产品需要考虑的问题
提供:美国科动控制系统公司
作者:科动浏览次数：1614
CTRLink工业以太网产品家族包括几个系列的产品，分别归类为集线器、交换机、接口转换器、路由器和视频产品。
现代的工业以太网网络都是以星型方式用双绞线或光纤连接的。
如果网络需要连接两个以上的设备，则需要使用集线器或交换机。
集线器是物理层的设备，提供简单的网络扩展，只要遵循冲突检测和在半双工的共享以太网网络中的增强继承的规则即可。
只要不超过冲突域的距离局限或线缆的局限，我们一次可以使用四个集线器。
集线器在10Mbps速率下工作。
科动有EI系列和EIM迷你型系列的集线器。
交换机实际被归类为“网桥”，是链路层的产品。
网桥使两个分开的以太网网络连接起来，但却将各自网络的冲突域分隔开来。
使用交换机的好处是扩展的规则非常简单，可以级联，理论上没有数量上的限制。
交换机也可以设置为全双工通讯，排除了半双工共享以太网中所具有的冲突域。
科动的交换机有以下几个系列：EIS 互联型、EISK蝎王型、EIBA BAS 型、EISM 迷你型、EISC 可配置型、EISＸ、EICP 紧固型管理和非管理交换机。
EISB 蓝锻精密型也有管理和非管理的分类。
将一个光纤网络连接到双绞线网络可以用集线器或交换机，也可以用接口转换器来连接。
接口转换器是归类于物理层的设备。
科动的接口转换器有：EIMC迷你型接口转换器，宽温型号可选。
通讯协议
在ISO公开系统互联参考(OSI)模型里，以太网是定义在物理层和链路层的协议。
在数据链路层上有许多协议，以TCP/IP最为突出，甚至在TCP/IP之上，还有几个专门针对应用层的协议Ethernet/IP，PROFInet，HSE，MODBUS/TCP，iDA，BACnet，以及一些私有的协议。
由于科动的产品是基于以太网的技术，我们的产品和这些协议包括TCP/IP都可以兼容。
我们的CTRLink集线器、交换机或接口转换器在这些协议下都可以正常的工作。
电源
从安全和方便的角度考虑，科动的CTRLink产品可以在低压直流或交流的电源下工作。
直流电压从10V到36V。
交流电压从8V到24V，47到63Hz。
电能消耗根据产品型号由4到20瓦不等。
科动的CTRLink产品有多种电源连接可选，为您的电源管理提供各种方案。
CTRLink产品可以使用接地或非接地的控制变压器提供的电源，既可以和其他设备共享，也可以使用共用的直流电源。
通常，没有必要使用单独的变压器，如果真有需要，科动也可以提供。
直流供电的机柜里，常有多余的连接，可以通过备用的电池系统提供冗余供电。
直流连接通过反电压的方式得到保护。
电源接头可以拿掉，以方便现场安装。
通信速率
工业以太网的最低通信速率是10Mbps，有些设备只能在这个速率下工作。
其他的设备则可以在更高速率下工作，即100Mbps，或者两种速率都可。
如果所有设备都可在10Mbps速率下工作，则可以考虑使用集线器。
如果要达到100Mbps速率，则必须使用交换机。
所有科动CTRLink的交换机都可以在两种速率下运行。
如果是电口，速率是自动协商达成的，如果是光口，则需要手动设置。
严格的工业环境认证
所有CTRLink产品都符合欧盟对CE标识的要求。
对于电磁干扰(EMC)的兼容性，CTRLink产品符合工业级别归类下的资讯技术设备(ITE)的认证。
所有CTRLink产品符合UL508工业控制设备的要求。
同时它们也符合c-UL 认证，CSA C22.2 编号14-M91认证。
部分
CTRLink产品获得UL1604 和c-UL C22.2 编号213-M1987，即在Class 1，Division 2恶劣环境电气设备的认证。
CTRLink?的部分认证产品符合Class 1,Division 2中A，B，C和D组标准—温度等级达到Ｔ4A，室温可以达到60℃。
这是过程控制行业中常见的标准。
还有一些CTRLink产品已经取得UL864—防火保护信号系统的控制产品的认证。
这是楼宇自动化行业的一个标准，要求楼宇自动化的原设备生产厂商(OEM)都必须使用有此认证的产品。
安装
工业控制设备通常用螺丝紧固或钉轨的方法安装在控制机箱里。
大部分科动产品两种安装方法都可以，少量产品只支持钉轨安装。
最常用的钉轨尺寸是TS-32和TS-35。
外壳
科动产品有几种不同款式的外壳。
标准的款式是156毫米高的铝制外壳。
这是最常见的一种款式，最多有24个接口。
如需要小型的交换机，我们的79毫米高的迷你型塑料制外壳产品是最好的选择。
同时我们还有专为楼宇自动化和工业自动化设计的小型交换机，非常适合OEM使用或贴牌生产。
还有一种款式是紧固型的外壳，95毫米高。
所有的CTRLink 产品都是为了适合客户对控制板或机柜的要求而设计，这一点在产品的防护等级上也有反映。
功能
所有CTRLink集线器，交换机和接口转换器都可以直接使用，基本不需要做什么调试或设置，这种状态我们称之为“即插即用”。
在即插即用系列中，产品可以针对通信自适应调节。
对于集线器和接口转换器，即插即用是标准的模式，安装非常简单。
但有些交换机提供一些在集线器和接口转换器中没有的功能，需要通过串口配置来进行功能设置。
所有科动交换机可以在即插即用状态下工作，使用自适应的协议来对某些功能进行设置，比如：速率、双工和流量控制。
这些功能是在产品联网启动后自适应设置的。
对于可配置型的产品，如EISC系列，这些功能可以在各个端口进行设置时实现。
EISC系列同时拥有一些高级的网络功能如Trunking，端口VLAN和服务质量(QoS)。
交换机的终极功能可以在EISX、EICP和EISB系列的管理产品中体现。
管理功能设置可以通过交换机上的串口配置或Web浏览器进行设置。
我们所说的管理功能包括：提供监测和报告的简单网络管理协议(SNMP)。
管理型的交换机提供更为先进的网络功能包括端口镜像、multicast数据过滤和网络冗余(即科动的RapidRingTM、Trunking 或RSTP)
广播风暴控制
广播是从网络中一个站点到所有站点的发送，通常在功能设置时产生。
广播风暴通常没有什么坏处，但过多的广播信息可能占据网络带宽，使其他更重要的信息无法传递。
这种广
播“风暴”可以通过对CTRLink产品的设置将其影响减到最小。
自适应协议
自适应协议是CTRLink交换机上的一个即插即用功能。
这个协议根据两个产品的最高配置对其端口自行设置。
像速率、半双工和全双工速率控制都是如此设置的。
全双工的操作下，可以进行PAUSE的设置。
半双工的操作下，可以进行后压力(BACK PRESSURE)设置(无自协议)，部分CTRLink产品的自适应可以取消，以便进行人工设置。
光纤产品(不包括100 BASE-SX)不支持自适应协议，所以必须通过人工设置参数。
电口
无论是屏蔽还是非屏蔽线缆，所有双绞线电口中都有屏蔽RJ-45的端口。
端口数根据产品不同而有所不同，最多可达24个电口。
这些端口全部使用MDI-X连接(内部交叉)，这也是集线器和交换机中标准的做法。
部分CTRLink产品含有交叉连接(MDI)，可以用直联线缆对集线器或交换机进行级联。
没有这个功能的产品则需要用交叉线来实现级联。
有些型号支持AUTO-MDIX功能，提供自动交叉的连接。
光口
所有CTRLink产品至少有一个电口。
一些产品有一到两对光口。
一对光口的产品是为了连接终端产品，两对光口的产品是为了使用光纤提供骨干通信。
光口接头可以是ST 型号，也可以是SC型号。
10Mbps型号，用ST接头和多模850m光纤。
100Mbps的型号，可以选择ST或SC接头、单模或多模(1300nm)光纤。
多模光纤可以选择ST或SC接头，单模光纤则必须选择SC接头。
其他型号的光纤接头需要和我们直接联系。