西门子工业以太网通讯技术PPT课件
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西门子PLC常用通讯PPT课件
以太网利用了CSMA/CD（带冲突检测的载波监听多路访问） 技术。
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34
以太网通讯
2、以太网的主要缺陷
❖ 不确定性 ❖ 非实时性 ❖ 低可靠性 改进措施：改善交换技术、提高以太网速度、采
用IEEE1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ88对时机制。
.
35
以太网通讯
SIMATIC NET工业以太网
德国西门子公司研发的SIMATIC NET工业以太网。它提 供了开放的、适用于工业环境下各种控制级别的通信系 统，这些通信系统均基于国家和国际标准，符合 ISO/OSI网络参考模型。SIMATIC NET工业以太网主要 体系结构是由网络硬件、网络部件、拓扑结构、通行处 理器和SIMATIC NET软件等部分组成。
PLC-PLC之间的MPI通讯
二、无组态连接通讯
1、双边编程
2、单边编程
.
15
MPI通讯
PLC-PLC之间的MPI通讯
三、有组态连接通讯
在MPI网络中，对于这种通讯方式只适合于S7-300/400以及S7400/400之间的通讯。S7-300只能做服务器，S7-400作为客户机对 S7-300的数据进行读写。最大支持160字节
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13
MPI通讯
PLC-PLC之间的MPI通讯
二、无组态连接通讯
无组态的MPI通讯需要调用系统功能块SFC65-SFC69来实现，这 种通讯方式适合于S7-300、S7-400和S7-200之间的通讯。通过调 用SFC来实现的MPI通讯又分为两种方式：双边编程通讯方式和单 边编程通讯方式。
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MPI通讯
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PROFIBUS通讯
4、PROFIBUS-DP接口连接远程站ET200M
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以太网通讯
2、以太网的主要缺陷
❖ 不确定性 ❖ 非实时性 ❖ 低可靠性 改进措施：改善交换技术、提高以太网速度、采
用IEEE1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ88对时机制。
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以太网通讯
SIMATIC NET工业以太网
德国西门子公司研发的SIMATIC NET工业以太网。它提 供了开放的、适用于工业环境下各种控制级别的通信系 统，这些通信系统均基于国家和国际标准，符合 ISO/OSI网络参考模型。SIMATIC NET工业以太网主要 体系结构是由网络硬件、网络部件、拓扑结构、通行处 理器和SIMATIC NET软件等部分组成。
PLC-PLC之间的MPI通讯
二、无组态连接通讯
1、双边编程
2、单边编程
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MPI通讯
PLC-PLC之间的MPI通讯
三、有组态连接通讯
在MPI网络中，对于这种通讯方式只适合于S7-300/400以及S7400/400之间的通讯。S7-300只能做服务器，S7-400作为客户机对 S7-300的数据进行读写。最大支持160字节
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MPI通讯
PLC-PLC之间的MPI通讯
二、无组态连接通讯
无组态的MPI通讯需要调用系统功能块SFC65-SFC69来实现，这 种通讯方式适合于S7-300、S7-400和S7-200之间的通讯。通过调 用SFC来实现的MPI通讯又分为两种方式：双边编程通讯方式和单 边编程通讯方式。
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MPI通讯
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PROFIBUS通讯
4、PROFIBUS-DP接口连接远程站ET200M
西门子工业以太网通讯技术
10.1.1 以太网技术 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： 10Base-T 以太网——传输介质是铜轴电缆，传输速率为10Mbit/s； 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； 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； 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。 工业以太网技术是普通以太网技术在控制网络延伸的产物，前者源于后者但 不同与前者。以太网技术经过多年的发展，特别是它在Internet中广泛应用， 使得它的技术更为成熟，并得到了广大开发商与用户的认同。因此无论从技 术上还是产品价格上，以太网较之其他类型网络技术都具有明显的优势。另 为，随着技术的发展，控制网络与普通计算机网络、Internet的联系更为密切。 控制网络技术需要考虑与计算机网络连接的一致性，需要提高对现场设备通 信能力的要求，这些都是控制网络设备的开发者与制造商把目光转向以太网 技术的重要原因。
西门子工业以太网通讯技术PPT课件
图10-4 CP243-1
图10-5 CP343-1
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S7-400 PLC的以太网通信处理器是CP443-1系列， 按照所支持协议的不同，可以分为CP443-1、 CP443-1 ISO、CP443-1 TCP和CP443-1 IT，如图106所示。
图10-6 CP443-1
13
10.2掌握S7—300PLC的工业以太网 通信方法
图10-2 OSM ITP62-LD
图10-3 ESM TP80
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（3）通信处理器 常用的工业以太网通信处理器（CP——Communicaton Processer，通信
处理单元），包括用在S7 PLC站上的处理器CP243-1系列、CP343-1系 列、CP443-1系列等。 CP243-1是为S7-200系列PLC设计的工业以太网通信处理器，通过 CP243-1模块，用户可以很方便地将S7-200系列PLC通过工业以太网进 行连接，并且支持使用STEP7-Micro/WIN 32软件，通过以太网对S7200进行远程组态、编程和诊断。同时，S7-200也可以同S7-300、S7400系列PLC进行以太网的连接。如图10-4所示。 S7-300系列PLC的以太网通信处理器是CP343-1系列，按照所支持协议 的不同，可以分为CP343-1、CP343-1 ISO、CP343-1 TCP、CP343-1 IT 和CP343-1 PN，如图10-5所示。
采用标准导轨安装，安装方便，适用于工业环境安装的要 求。工业网络器件要能方便地安装在工业现场控制柜内， 并容易更换。
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10.1.3 工业以太网应用于工业自动化中的关键问题
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
工业以太网通讯简介PPT课件
Count属性 Add方法 Remove方法 Item方法
28
使用VB开发OPC应用程序
OPC应用程序首先生成OPC服务器支持 的OPC对象，然后可以使用OPC对象支 持的属性和方法对其进行操作。
一个OPC程序可以和多个OPC服务器连 接。
29
OPC对象的层次结构
30
开发OPC应用程序的步骤
工业以太网数据交换简介
1
企业信息化网络架构
2
数据交换问题
工业现场不同的控制系统间数据如何进行 通讯？
3
常用的解决方案
DDE（Dynamic Data Exchange） 设备或软件提供方专有的通信接口 OPC（OLE for Process Control）
4
OPC的目的
企业信息化网络系统中，从处理设备数据 的现场总线层，到进行过程处理的监控层， 以至生产管理层，建立一个有效的数据交 换工业标准。
5
利用驱动程序的数据
6
利用OPC的数据通讯系统
7
OPC的历史
OPC标准是由提供工业制造软件的5家公司 所组成的OPC工作小组1995年开发的。
Fisher-Rosement Intellution Rockwell SoftWare Intuitive Technology Opto22
微软作为技术顾问给予支持。
8
OPC的历史
1996年9月OPC基金会在美国达拉斯举行 第一次理事会，同年10月在美国的芝加哥 举行第一次全体大会上正式宣告成立。
1996年8月完成OPC数据访问标准版本 1.0。
9
OPC的历史
目前OPC基金会的理事由如下公司组成：
Fisher-Rosement Honeywell Intellution Rockwell SoftWare National Instrument Siements（欧洲代表） 东芝（远东代表）
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使用VB开发OPC应用程序
OPC应用程序首先生成OPC服务器支持 的OPC对象，然后可以使用OPC对象支 持的属性和方法对其进行操作。
一个OPC程序可以和多个OPC服务器连 接。
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OPC对象的层次结构
30
开发OPC应用程序的步骤
工业以太网数据交换简介
1
企业信息化网络架构
2
数据交换问题
工业现场不同的控制系统间数据如何进行 通讯？
3
常用的解决方案
DDE（Dynamic Data Exchange） 设备或软件提供方专有的通信接口 OPC（OLE for Process Control）
4
OPC的目的
企业信息化网络系统中，从处理设备数据 的现场总线层，到进行过程处理的监控层， 以至生产管理层，建立一个有效的数据交 换工业标准。
5
利用驱动程序的数据
6
利用OPC的数据通讯系统
7
OPC的历史
OPC标准是由提供工业制造软件的5家公司 所组成的OPC工作小组1995年开发的。
Fisher-Rosement Intellution Rockwell SoftWare Intuitive Technology Opto22
微软作为技术顾问给予支持。
8
OPC的历史
1996年9月OPC基金会在美国达拉斯举行 第一次理事会，同年10月在美国的芝加哥 举行第一次全体大会上正式宣告成立。
1996年8月完成OPC数据访问标准版本 1.0。
9
OPC的历史
目前OPC基金会的理事由如下公司组成：
Fisher-Rosement Honeywell Intellution Rockwell SoftWare National Instrument Siements（欧洲代表） 东芝（远东代表）
西门子工业通信工程应用技术课件第6章 PROFIBUS-DP网络通信
第6章 PROFIBUS-DP网络通信
现场总线技术
The Technology of Fieldbus
姜建芳
JJF
Date: 2021/6/2
Page: 1
第6章 PROFIBUS-DP网络通信
第六章 PROFIBUS-DP网络通信
第一节 基于PROFIBUS-DP的主站与从站的通信 第二节 基于PROFIBUS的S7单边通信
第三节 基于PROFIBUS的S7双边通信
第四节 通信处理器在PROFIBUS-DP通信中的应用 第五节 基于PROFIBUS-DP的DX通信
JJF
Date: 2021/6/2
Page: 2
第6章 PROFIBUS-DP网络通信
第一节 基于PROFIBUS-DP的主站与从站的通信
主站与标准从站的通信
主从通信通信方式： 打包通信和不打包通信。不打包通信可直接利用传送指令实现数据
的读写，但是每次最大只能读写4个字节（双字）。若想一次传送更多 的数据，则应该采用打包方式的通信。
JJF
Date: 2021/6/2
Page: 12
第6章 PROFIBUS-DP网络通信 2、主站与智能从站的不打包通信
1）项目说明
JJF
Date: 2021/6/2
Page: 6
第6章 PROFIBUS-DP网络通信 1、主站与标准从站的通信
3）硬件组态 （3）配置PROFIBUS DP网络
JJF
Date: 2021/6/2
Page: 7
第6章 PROFIBUS-DP网络通信 1、主站与标准从站的通信
3）硬件组态 （4）组态从站ET200M
JJF
Date: 2021/6/2
现场总线技术
The Technology of Fieldbus
姜建芳
JJF
Date: 2021/6/2
Page: 1
第6章 PROFIBUS-DP网络通信
第六章 PROFIBUS-DP网络通信
第一节 基于PROFIBUS-DP的主站与从站的通信 第二节 基于PROFIBUS的S7单边通信
第三节 基于PROFIBUS的S7双边通信
第四节 通信处理器在PROFIBUS-DP通信中的应用 第五节 基于PROFIBUS-DP的DX通信
JJF
Date: 2021/6/2
Page: 2
第6章 PROFIBUS-DP网络通信
第一节 基于PROFIBUS-DP的主站与从站的通信
主站与标准从站的通信
主从通信通信方式： 打包通信和不打包通信。不打包通信可直接利用传送指令实现数据
的读写，但是每次最大只能读写4个字节（双字）。若想一次传送更多 的数据，则应该采用打包方式的通信。
JJF
Date: 2021/6/2
Page: 12
第6章 PROFIBUS-DP网络通信 2、主站与智能从站的不打包通信
1）项目说明
JJF
Date: 2021/6/2
Page: 6
第6章 PROFIBUS-DP网络通信 1、主站与标准从站的通信
3）硬件组态 （3）配置PROFIBUS DP网络
JJF
Date: 2021/6/2
Page: 7
第6章 PROFIBUS-DP网络通信 1、主站与标准从站的通信
3）硬件组态 （4）组态从站ET200M
JJF
Date: 2021/6/2
1.西门子工业以太网课件
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西门子工业以太网
1.1 SIMATIC NET工业以太网基本类型和网络硬件 SIMATIC NET工业以太网有2种类型，分别为10Mbit/s工业以太网和 100Mbit/s工业以太网。它是利用带传输技术，基于IEEE802.3利用 CSMA/CD介质访问方法的单元级和控制级传输网络。在西门子工业以 太网中，通常使用的的物理传输介质是屏蔽双绞线（TP），工业屏蔽双 绞线（ITP）以及光纤。
CP243-1
Page 6
CP343-1
CP443-1
西门子工业以太网
PC网卡 标准化、高速、安全网卡，节约 时间和成本； 可在标准Windows NT和Windows 2000 操作系统中使用支持即插即拔功能；
CP 1512
New
New
数据以100 Mbit/s的速度传输。
CP 1612
New
CP 1613
CP 1515
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7
西门子工业以太网
1.3 西门子常用以太网附件介绍 1. 接头
西门子提供多种工业以太网接头，其设计用于工业环境，金属材质并且具有快速 连接技术。
RJ-45 180度出线接头 普通应用（可用屏蔽 或非屏蔽水晶头代替）
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RJ-45 90度出线接头 ET200s等
3 西门子工业以太网接头针脚定义
以太网设备分成两大类：终端设备--例如 CP243-1、CP343-1或者计算机，网络设备—例 如交换机，路由器等。RJ45的电缆针对使用的不 同类型设备，有两种连接方式：交叉连接和直通 连接。交叉连接用于同等类型设备间通信，例如 PLC与PLC之间连接或者PLC与计算机网卡连接 需要使用交叉连接电缆，直通连接是用于不同类 型设备间通信，例如PLC与交换机连接或者计算 机网卡与交换机连接。
西门子工业通信工程应用技术课件第1章 绪论
NUST JJF
Date: 2021/6/2
Page: 2
第1章 绪论
第一节 课程简介 1、课程的性质、目的与任务
1）性质
本课程是一门学习工业网络通信技术及其应用的专业选修课，课程为3 学分，课程总教学时数51学时，课堂教学34学时，实验教学18学时。
2）目的
通过本课程系统全面的学习使学生掌握工业网络通信的理论知识和工 程应用技术，通过课堂与实验环节的学习，使学生在工业通信技术方面的 学习与应用能力得到锻炼和提高，为学生走向工作岗位前在工业网络通信 工程应用方面打下设计、管理和维护良好的基础。
NUST JJF
Date: 2021/6/2
Page: 3
第1章 绪论
第一节 课程简介
3）任务
1. 使学生了解工业网络通信技术的理论基础知识、课程内容的相互关系 和框架结构；
2.使学生理解工业网络通信（MPI、PRIFUBUS、PROFINET、工业以太网、 串行通信的适用场合、工作原理、通信协议、通信服务等）的工程应用技 术基础；
3.使学生掌握操作员站（OS）、自动化站（AS）、工程师站（ES）、远 程I/O和智能驱动器之间的通信设计与实现技术；
NUST JJF
Date: 2021/6/2
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第1章 绪论
第一节 课程简介 2、课堂教学内容及安排
第1章 绪论（2学时） 第2章 全集成自动化与网络通信（4学时） 第3章 工业网络通信基础（2学时） 第4章 MPI网络通信（6学时） 第5章 PROFIBUS网络通信（8学时） 第6章 工业以太网通信（6学时） 第7章 工业网络通信综合应用（6学时）
第1章 绪论
工业网络通信
Industry Network Communication
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5
3、总线供电 在控制网络中，现场控制设备的位置分散性使得它们对总线有提供工
作电源的要求。现有的许多控制网络技术都可以利用网线对现场设备 供电。工业以太网目前没有对网络节点供电做出规定。一种可能的方 案是利用现有的5类双绞线中另一对空闲线对供电。一般在工业应用环 境下，要求采用直流10~36V低压供电。 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。
3
工业以太网产品的设计制造必须充分考虑并满足工业网络 应用的需要。工业现场对工业以太网产品的要求包括：
工业生产现场环境的高温、潮湿、空气污浊以及腐蚀性气 体的存在，要求工业级的产品具有气候环境适应性，并要 求耐腐蚀、防尘和防水。
工业生产现场的粉尘、易燃易爆和有毒性气体的存在，需 要采取防爆措施保证安全生产。
工业生产现场的振动、电磁干扰大，工业控制网络必须具 有机械环境适应性（如耐振动、耐冲击）、电磁环境适应 性或电磁兼容性（EMC——Electro Magnetic Compatibility） 等。
工业网络器件的供电，通常是采用柜内低压直流电源标准， 大多的工业环境中控制柜内所需电源为低压24V直流。
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10.1.2 工业以太网与传统以太网络的比较
工业网络与传统办公室网络相比，有一些不同之处，如表 10-1所示。
办公室网络
工业网络
应用场合
普通办公场合
工业场合、工况恶劣，抗干扰性要求较高
拓扑结构
支的组合和转换，简单的安装， 最大的灵活性和模块性，高扩展能力
第十章 工业以太网通讯技术
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。 工业以太网提供了针对制造业控制网络的数据传 输的以太网标准。该技术基于工业标准，利用了 交换以太网结构，有很高的网络安全性、可操作 性和实效性，最大限度地满足了用户和生产厂商 的需求。工业以太网以其特有的第成本、高实效、 高扩展性及高智能的魅力，吸引着越来越多的制 造业厂商。
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10.1 工业以太网简介
10.1.1 以太网技术 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： 10Base-T 以太网——传输介质是铜轴电缆，传输速率为10Mbit/s； 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； 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； 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。 工业以太网技术是普通以太网技术在控制网络延伸的产物，前者源于后者但 不同与前者。以太网技术经过多年的发展，特别是它在Internet中广泛应用， 使得它的技术更为成熟，并得到了广大开发商与用户的认同。因此无论从技 术上还是产品价格上，以太网较之其他类型网络技术都具有明显的优势。另 为，随着技术的发展，控制网络与普通计算机网络、Internet的联系更为密切。 控制网络技术需要考虑与计算机网络连接的一致性，需要提高对现场设备通 信能力的要求，这些都是控制网络设备的开发者与制造商把目光转向以太网 技术的重要原因。
可用性
一般的实用性需求，允许网 络故障时间以秒或分钟 计
极高的实用性需求，允许网络故障时间＜ 300ms以避免生产停顿
网络监控和维护
网络监控必须有专人员使用 专用工具完成
网络监控成为工厂监控的一部分，网络模 块可以被HMI软件如Win CC监控，故 障模块容易更换
表10-1 工业网络与传统办公室网络的比较
采用标准导轨安装，安装方便，适用于工业环境安装的要 求。工业网络器件要能方便地安装在工业现场控制柜内， 并容易更换。
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10.1.3 工业以太网应用于工业自动化中的关键问题
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。 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。
3、总线供电 在控制网络中，现场控制设备的位置分散性使得它们对总线有提供工
作电源的要求。现有的许多控制网络技术都可以利用网线对现场设备 供电。工业以太网目前没有对网络节点供电做出规定。一种可能的方 案是利用现有的5类双绞线中另一对空闲线对供电。一般在工业应用环 境下，要求采用直流10~36V低压供电。 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。
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工业以太网产品的设计制造必须充分考虑并满足工业网络 应用的需要。工业现场对工业以太网产品的要求包括：
工业生产现场环境的高温、潮湿、空气污浊以及腐蚀性气 体的存在，要求工业级的产品具有气候环境适应性，并要 求耐腐蚀、防尘和防水。
工业生产现场的粉尘、易燃易爆和有毒性气体的存在，需 要采取防爆措施保证安全生产。
工业生产现场的振动、电磁干扰大，工业控制网络必须具 有机械环境适应性（如耐振动、耐冲击）、电磁环境适应 性或电磁兼容性（EMC——Electro Magnetic Compatibility） 等。
工业网络器件的供电，通常是采用柜内低压直流电源标准， 大多的工业环境中控制柜内所需电源为低压24V直流。
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10.1.2 工业以太网与传统以太网络的比较
工业网络与传统办公室网络相比，有一些不同之处，如表 10-1所示。
办公室网络
工业网络
应用场合
普通办公场合
工业场合、工况恶劣，抗干扰性要求较高
拓扑结构
支的组合和转换，简单的安装， 最大的灵活性和模块性，高扩展能力
第十章 工业以太网通讯技术
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。 工业以太网提供了针对制造业控制网络的数据传 输的以太网标准。该技术基于工业标准，利用了 交换以太网结构，有很高的网络安全性、可操作 性和实效性，最大限度地满足了用户和生产厂商 的需求。工业以太网以其特有的第成本、高实效、 高扩展性及高智能的魅力，吸引着越来越多的制 造业厂商。
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10.1 工业以太网简介
10.1.1 以太网技术 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： 10Base-T 以太网——传输介质是铜轴电缆，传输速率为10Mbit/s； 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； 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； 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。 工业以太网技术是普通以太网技术在控制网络延伸的产物，前者源于后者但 不同与前者。以太网技术经过多年的发展，特别是它在Internet中广泛应用， 使得它的技术更为成熟，并得到了广大开发商与用户的认同。因此无论从技 术上还是产品价格上，以太网较之其他类型网络技术都具有明显的优势。另 为，随着技术的发展，控制网络与普通计算机网络、Internet的联系更为密切。 控制网络技术需要考虑与计算机网络连接的一致性，需要提高对现场设备通 信能力的要求，这些都是控制网络设备的开发者与制造商把目光转向以太网 技术的重要原因。
可用性
一般的实用性需求，允许网 络故障时间以秒或分钟 计
极高的实用性需求，允许网络故障时间＜ 300ms以避免生产停顿
网络监控和维护
网络监控必须有专人员使用 专用工具完成
网络监控成为工厂监控的一部分，网络模 块可以被HMI软件如Win CC监控，故 障模块容易更换
表10-1 工业网络与传统办公室网络的比较
采用标准导轨安装，安装方便，适用于工业环境安装的要 求。工业网络器件要能方便地安装在工业现场控制柜内， 并容易更换。
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10.1.3 工业以太网应用于工业自动化中的关键问题
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。 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。