工业以太网的构成及重要性能介绍

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工业以太网

echnologies)在2002年就推出工 14 业以太网产品-MOXA EtherDevice Server(工业以太网设备服务器)，特别设计用于连接工业应用中具有以太网络接口的工业设备(如PLC、 HMI、DCS系统等)。
最近刚刚发布的IEEE 802.3af标准中，对Ethernet的总线供电规范也进行了定义。此外，在实际应用中，主干网可采用光纤传输，现场设备的连接则可采用屏蔽双绞线，对于重要的网段还可采用冗余网络技术，以此提高网络的抗干扰能力和可靠性。 9.1.3几种典型的工业以太网简介以下介绍几种典型的工业以太网： 1．HSE(高速以太网) HSE(High Speed Ethernet Fieldbus)由现场总线基金会组织 (FF)制定，是对FF-H1的高速网段的解决方案，它与H1现场总线整合构成信息集成开放的体系结构。
工业以太网数据传输和管理的一个典型技术是，在应用层和传输层之间增加中间件，对数据通讯进行管理和控制。
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3．稳定性与可靠性
Ethernet进入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。
随着网络技术的发展，上述问题正在迅速得到解决。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，美国Synergetic微系统公司和德国Hirschmann、Jetter AG等公司专门开发和生产了导轨式集线器、交换机产品，安装在标准DIN导轨上，并有冗余电源供电，接插件采用牢固的DB-9结构。
FF HSE的1-4层由现有的以太网、TCP/IP和IEEE标准所定义， HSE和H1使用同样的用户层，现场总线信息规范（FMS）在H1中定义了服务接口，现场设备访问代理（FDA）为HSE提供接口。用户层规定功能模块、设备描述（DD）、功能文件（CF）以及系统管理（SM）。HSE网络遵循标准的以太网规范，并根据过程控制的需要适当增加了一些功能，但这些增加的功能可以在标准的Ethernet结构框架内无缝地进行操作，因而FF HSE总线可以使用当前流行的商用以太网设备。

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。

工业以太网简介

工业以太网简介：工业以太网是基于IEEE 802.3 (Ethernet）的强大的区域和单元网络。

利用工业以太网，SIMATIC NET 提供了一个无缝集成到新的多媒体世界的途径。

企业内部互联网（Intranet）,外部互联网（Extranet）,以及国际互联网(Internet）提供的广泛应用不但已经进入今天的办公室领域，而且还可以应用于生产和过程自动化.继10M波特率以太网成功运行之后,具有交换功能,全双工和自适应的100M波特率快速以太网(Fast Ethernet,符合IEEE 802。

3u 的标准）也已成功运行多年。

采用何种性能的以太网取决于用户的需要.通用的兼容性允许用户无缝升级到新技术.为用户带来的利益：市场占有率高达80%，以太网毫无疑问是当今LAN（局域网）领域中首屈一指的网络。

以太网优越的性能，为您的应用带来巨大的利益：•通过简单的连接方式快速装配。

•通过不断的开发提供了持续的兼容性，因而保证了投资的安全。

•通过交换技术提供实际上没有限制的通讯性能。

•各种各样联网应用，例如办公室环境和生产应用环境的联网。

•通过接入WAN(广域网）可实现公司之间的通讯，例如，ISDN 或Internet 的接入。

SIMATIC NET基于经过现场应用验证的技术，SIMATIC NET已供应多于400，000个节点，遍布世界各地，用于严酷的工业环境，包括有高强度电磁干扰的区域。

工业以太网络的构成：一个典型的工业以太网络环境，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，工业屏蔽双绞线和光纤◆ SIMATIC PLC控制器上的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 上的工业以太网通讯外理器。

工业以太网与Modbus TCP

工业以太网与Modbus TCP/IP一以太网的标准以太网是一种局域网。

早期标准为IEEE 802.3，数据链路层使用CSMA/CD，10Mb/s速度物理层有：(1)10 Base 5粗同轴电缆，RG-8，一段最长为500m；(2)10 Base 2细同轴电缆，RG-58，一段最长为185m；(3)10 Base T双绞线，UTP或STP，一段最长为100m。

快速以太网为100Mb/s，标准为802.3a，介质为100 Base Tx双绞线、100 Base Fx光纤。

目前10/100M以太网使用最为普遍，很多企事业用户已实现100M到以太网桌面，确实体验到高速“冲浪”的快感，另外从距离而言，非屏蔽双绞线(UTP)为100m，多模光纤可达2～3km，单模光纤可大于100km。

千兆以太网1000Mb/s为802.3z/802.3ab，万兆以太网10Gb/s为802.3ae，将为新一轮以太网的发展带来新的机遇与冲击。

二工业以太网与商用以太网的区别什么是工业以太网？技术上，它与IEEE802.3兼容，故从逻辑上可把商用网和工业网看成是一个以太网，而用户可根据现场情况，灵活装配自己的网络部件，但从工业环境的恶劣和抗干扰的要求，设计者希望采用市场上可找到的以太网芯片和媒介，兼顾考虑下述工业现场的特殊要求：首先要考虑高温、潮湿、振动；二是对工业抗电磁干扰和抗辐射有一定要求，如满足EN50081-2、EN50082-2标准，而办公室级别的产品未经这些工业标准测试，表1列出了一些常用工业标准。

为改善抗干扰性和降低辐射，工业以太网产品多使用多层线路板或双面电路板，且外壳采用金属如铸铝屏蔽干扰；三是电源要求，因集线器、交换机、收发器多为有源部件，而现场电源的品质又较差，故常采用双路直流电或交流电为其供电，另外考虑方便安装，工业以太网产品多数使用DIN导轨或面板安装；四是通信介质选择，在办公室环境下多数配线使用UTP，而在工业环境下推荐用户使用STP(带屏蔽双绞线)和光纤。

工业以太网技术全面解析

工业以太网技术全面解析高性能、工厂设备和IT系统集成，以及工业物联网的需求驱动促进了工业以太网的增长。

在实时工业以太网中，EPA、EtherCAT、RTEX、Ethernet Powerlink、PROFINET、Ethernet/IP、SERCOS III是主要的竞争者。

下面对它们进行简单比较。

Ethernet/IPEthernet/IP是2000年3月由Control Net International和ODV A( Open DevicenetVendors Association共同开发的工业以太网标准。

实现实时性的方法Ethernet/IP实现实时性的方法是在TCP/IP层之上增加了用于实时数据交换和运行实时应用的CIP协议(Common Industrial Protocol )。

Ethernet/IP在物理层和数据链路层采用标准的以太网技术，在网络层和传输层使用IP协议和TCP、UDP协议来传输数据。

UDP是一种非面向连接的协议，它能够工作在单播和多播的方式，只提供设备间发送数据报的能力。

对于实时性很高的I/O数据、运动控制数据和功能行安全数据，使用UDP/IP协议来发送。

而TCP是一种可靠的、面向连接的协议。

对于实时性要求不是很高的数据(如参数设置、组态和诊断等)采用TCP/IP协议来发送。

Ethernet/IP采用生产者/消费者数据交换模式。

生产者向网络中发送有唯一标识符的数据包。

消费者根据需要通过标识符从网络中接收需要的数据。

这样数据源只需一次性地把数据传到网上，其它节点有选择地接收数据，这样提高了通信的效率。

Ethernet/IP是在CIP这个协议的控制下实现非实时数据和实时数据的传输。

CIP是一个提供工业设备端到端的面向对象的协议，且独立于物理层及数据链路层，这使得不同供应商提供的设备能够很好的交互。

另外，为了获得更好的时钟同步性能，2003年ODV A将 IEEE 15888引入Ethernet/IP，并制定了CIPsync标准以提高Ethernet/IP的时钟同步精度。

工业以太网的构成

工业以太网的构成
西门子的工业以太网的传输速率为10Mbit/s/100Mbit/s，最多1024个网络节点，网络的最大范围为150km。

典型的工业以太网由以下4类网络器件组成：
1)网络组件：包括FC快速连接插座，SCALANCE X交换机，电气交换模块(ESM)，光纤交换模块( OSM)和光纤电气转换模块(MC TP11)，中继器，PN/PD链接器。

无线网络的接人点和IWLAN/PB链接器用于将工业以太网无线耦合到DP网络。

2)通信媒体：可以采纳一般双绞线、工业屏蔽双绞线、光纤和无线通信。

3) SIMATIC plc的工业以太网通信处理器：CP 343-1和CP 443-1分别用于S7 -300和S7 - 400，全双工，通信速率为10M或100 Mbit/s。

CP 343-1 IT和CP 443-1 IT可以实现IT通信，例如作为Web服务器和发送E-mail。

4) PG/PC的工业以太网通信处理器：用于将PG/PC连接到工业以太网。

CP 1612和CP 1613是PCI以太网卡，CP 1512是PCMCIA以太网卡，CP 1515是无线以太网卡。

1。

以太网与工业以太网的介绍

以太网与工业以太网的介绍上海兆越通讯技术有限公司本文通过分析以太网的网络通信机制，指出了以太网进入工业通信网络中存在的问题和它的一些解决方法。

继而详细介绍了一个目前工业通信网络中应用比较广泛的工业以太网（SIMATIC NET）。

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，再加上总线通信协议的多样性，使得不同总线产品不能互相互连，互用和互操作等，因而现场总线工业网络的进一步发展受到了极大的限制。

随着以太网技术的发展，特别是高速以太网的出现使得以太网能够克服了自己本身的缺陷，进入工业领域成为工业以太网,因而使得人们可以用以太网设备去代替昂贵的工业网络设备。

1．以太网的主要缺陷在讲以太网的主要缺陷前，有必要先了解一下以太网的通信机制。

以太网是指遵循IEEE802.3标准，可以在光缆和双绞线上传输的网络。

它最早出现在1972，由XeroxPARC所创建。

当前以太网采用星型和总线型结构，传输速率为1 0Mb/s，100 Mb/s，1000 Mb/s或更高。

以太网产生延迟的主要原因是冲突，其原因是它利用了CSMA/CD技术。

在传统的共享网络中，由于以太网中所以的站点，采用相同的物理介质相连，这就意味着2台设备同时发出信号时，就会出现信号见的互相冲突。

为了解决这个问题，以太网规定，在一个站点访问介质前，必须先监听网络上有没有其他站点在同时使用该介质。

，如果有则必须等待，此时就发生了冲突。

为了减少冲突发生的几率，以太网常采用1-持续CSMA，非持续CSMA，P-持续CSMA的算法2。

由于以太网是以办公自动化为目标设计的，并不完全符合工业环境和标准的要求，将传统的以太网用于工业领域还存在着明显的缺陷。

但其成本比工业网络低，技术透明度高，特别是它遵循IEEE802.3协议为各现场总线厂商大开了方便之门，但是，要使以太网符合工艺上的要求，还必须克服以下缺陷：1.1 确定性由于以太网的MAC层协议是CSMA/CD，该协议使得在网络上存在冲突，特别是在网络负荷过大时，更加明显。

工业以太网的意义及其应用分析

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内，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。

工业以太网技术的介绍和比较

杜品圣（德国普世电源公司上海代表处，　上海市２００２３３）Du Pinsheng(Germany Puls Power Supplies GmbH Shanghai Office, Shanghai 200233)Introduction and Comparison of the Different Industrial Ethernet TechnologyAbstract: Due to more than 20 years rapid development of IT communication and computer-technology, the industrial automation control system has obtained very quickly enhancement. Lots of engineers have not only used this technology in the praxis, but also discussed very intensively: how to successful integration of modern communication to the industrial automation. The fact is regrardless of the fieldbus or the industry Ethernet, modern communication is the decisive function to influence the development direction of industry control system.The paper made the simple introduction and comparison of the different industrial Ethernet technology. This will be clear about the future of industry ethernet technology.Key words: Industrial Ethernet Fieldbus Controller Based on PC IEC 61158 International Standard EtherCat EtherNet/IP EtherNet PowerLink Modbus/TCP Profinet【摘要】【关键词】工业以太网现场总线基于ＰＣ的控制器ＩＥＣ　６１１５８的国际标准ＥｔｈｅｒＣａｔＥｔｈｅｒＮｅｔ／ＩＰＥｔｈｅｒｔＮｅｔ　ＰｏｗｅｒＬｉｎｋＭｏｄｂｕｓ／ＴＣＰＰｒｏｆｉｎｅｔ工业以太网技术的介绍和比较前言近二十多年由于通信技术、计算机技术、网络技术的迅速发展，工业自动化控制领域也随之得到了迅速的提高和改革，自动化工程师不仅将这种新技术大胆地运用到工业实践中去，同时学术上也进行了激烈的争论，其焦点无外乎于：＊　各种现场总线技术之争＊　基于ＰＣ的控制器与ＰＬＣ控制器的技术之争＊　现场总线和工业以太网技术之争经过近二十年的争论，现场总线已有了定论，八种总线归纳于一个ＩＥＣ　６１１５８的国际标准，这个标准的产生不仅仅是技术的应用的比较，更主要是顾及各国的经济利益，八个标准互相不兼容，　成为一个无统一标准的国际标准，看来ＯＰＣ这类纯技术的标准，在ＴＣ　６５委员会显然行不通了。

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。

工业以太网技术

摘要工业以太网是当前工业控制领域新的研究热点。

其研究目前还有许多不成熟的地方，但由于其具有巨大的应用前景，已经吸引了众多研究机构和公司进行研究探索。

以太网具备可扩展性，可靠性，成本低廉以及拥有大量的网络管理和故障排除工具。

同时，作为传统上面向商业用途的局域网络，以太网的应用仍受到来自自动控制领域的多方质疑，包括其不确定性和可靠性能欠佳等问题上，这些都直接影响着网络控制系统的稳定性及能否满足工业控制网络的要求等。

本文对工业以太网的发展历史，优势，工业以太网的工作原理及框架结构进行了介绍，并对工业以太网的产品及应用案列隆重的介绍。

关键字：工业以太网，自动化领域，网络技术目录摘要 (I)1、工业以太网的发展历史 (1)2、工业以太网的优势及特点 (1)2.1 和传统的以太网相比工业以太网有如下的优势： (1)如下表所示： (1)2.2 工业控制网络的特点 (2)3、工业以太网的构成 (3)3.1网络部件 (3)3.2连接部件 (4)3.3通信介质 (4)3.4 通信处理器 (4)4、工业以太网的工作原理 (5)5、工业以太网的通信协议 (6)5.1 HSE（高速以太网） (6)5.2 Modbus-IDA (7)5.3 Profinet (8)5.4 Ethernet/IP (9)6、工业以太网的框架结构 (10)7、工业以太网的主要产品 (11)工业以太网的产品有很多种，其中我觉得应用最广的产品是工业以太网交换机和光纤收发器。

(11)7.1 工业以太网交换机 (11)7.1.1 工业以太网交换机的简介 (11)7.1.2 技术参数 (12)7.1.3 工业以太网交换机应用领域 (12)7.2 工业以太网光纤收发器 (13)7.2.1 工业以太网交换机的简介 (13)7.2.2技术指标 (13)7.2.3 工业以太网光纤收发器的应用 (14)8、工业以太网的应用案列 (15)8.1基于工业以太网的监控系统的设计与应用 (16)8.1.1 设计背景 (16)8.1.2设计结构 (16)8.1.3实例应用 (17)8.2 工业以太网控制系统在煤矿井下的应用 (18)8.2.1 设计背景 (18)8.2.2 案列应用 (18)8.3 西门子S7-200PLC的工业无线以太网通讯应用设计 (20)8.3.1 设计背景 (20)8.3.2 系统结构设计 (20)9、课题思考 (21)9.1 课题过程中想法 (21)9.2 工业以太网的想法 (22)9.3 对本课程的感悟 (22)参考文献 (24)1、工业以太网的发展历史工业控制技术大概经历了3个阶段：第一代的传统计算机集中控制系统(CCS);第二代的分散控制系统(DCS);第三代的现场总线控制系统(FCS)。

电子教案与课件：工业控制网络 5第五章工业以太网及OPC技术

二、工用工业以太网
1. EtherNet/IP
工业以太网协议（EtherNet/IP）名称中的“IP”是工业协议（Industrial Protocol）的缩写，由ODVA开发并得到罗克韦尔自动化的强大支持。它是一种应用层使用CIP协议的工业以太网，CIP已经在ControlNet、DeviceNet中广泛应用。在 EtherNet/IP控制网络中，设备之间在TCP/UDP/IP基础上实现通信。主要应用在包括机器人、驱动器、变频器在内的工业自动化领域。
在系统专门指定的维护时间内由地址最低的节点在此时间段内发送时钟同步和一些重要的网络参数以便网络中各节点同步时钟调整与网络运行相关的参数
工业控制网络
第五章工业以太网及OPC技术
第五章工业以太网及OPC技术
一、工业以太网
1.工业以太网现状及趋势
（1）价格优势：由于信息网络的存在和以太网的大量使用，使得其具有价格明显低于控制网络相应软硬件的特点，如网卡；（2）技术优势：技术成熟、易于得到、技术深入人心，已为许多人掌握；（3）集成优势：有利于企业网络的信息集成，便于与上层网络的连接，便于与外界沟通信息；
以太网在工业领域的应用
（1）基于普通以太网技术的嵌入式控制节点
（2）采用全双工分组交换技术（交换式以太网）
2.以太网帧格式
由于不同标准的存在，DIX联盟和IEEE总共提出4种不同格式的以太网帧，目前都在使用，这4种帧格式分别是：
➢ Ethernet II（即DIX2.0）：Xerox与DEC、Intel 在1982年制定的以太网帧格式。
➢ COM组件可以以二进制的形式发布给用户。及对象层次模型
4. OPC客户端访问
思考题

（完整word）Ethernet／IP协议简介

（完整word）Ethernet／IP协议简介目录1．现场总线控制技术与工业以太网2.工业以太网实时性问题3．Ethernet／IP协议简介4．Ethernet／I P通信适配器硬件设计与实现5．EtherNet/IP 工业以太网优缺点及发展前景Ethernet／IP协议简介1 现场总线控制技术与工业以太网20世纪90年代以后随着现场总线控制技术的逐渐成熟，智能化与功能自治性的现场设备的广泛应用，嵌入式控制器、智能现场测控仪表和传感器等方便地接入了现场总线。

现场总线控制系统(FCS)是顺应智能现场仪表而发展起来的。

它的初衷是用数字通讯代替4--20mA模拟传输技术，但随着现场总线技术与智能仪表管控一体化(仪表调校、控制组态、诊断、报警、记录)的发展，在控制领域内引起了一场前所未有的革命。

控制专家们纷纷预言：FCS将成为21世纪控制系统的主流。

然而在控制界对FCS进行概念炒作的时候，却注意到它的发展在某些方面的不协调，其主要表现在迄今为止现场总线的通讯标准尚未统一：8种现场总线经过14年的纷争，最后IEC的现场总线标准化组织经投票，通过以下这8种现场总线成为IEC61158现场总线标准，即：FF H1，Control Net，ProfiBus，InterBus，P．Net，World FIP，Swift Net，FF之高速EtherNet即HSE。

这8种现场总线互不兼容，这也使得各厂商的仪表设备难以在不同的FCS中兼容。

此外，FCS的传输速率也不尽人意，以基金会现场总线(FF)正在制定的国际标准为例，它采用了ISO的参考模型中的3层(物理层、数据链路层和应用层)和极具特色的用户层，其低速总线H1的传输速度为31．25kbps，高速总线H2的传输速度为1 Mbps或2．5Mbps，这在有些场合下仍无法满足实时控制的要求。

又如广泛用于汽车行业的Can总线系统，其最高的传输速率为1 Mbps／40米；这些现场总线受通讯距离制约较大。

工业以太网CC-LINK IE的性能分析

工业以太网CC-LINK IE的性能分析周丽娟【期刊名称】《《电子测试》》【年(卷),期】2013(000)005【总页数】3页(P148-150)【关键词】CC-LINK IE; 工业以太网; 双环路; 高可靠性; 冗余【作者】周丽娟【作者单位】复旦大学网络教育学院 200433【正文语种】中文1 引言以太网用于工控行业，构成工业以太网，如今已成为研究的热点。

典型的工业以太网由现场设备层、控制层以及管理层构成。

各层因信息类型，网络大小，网络速度等方面的不同导致所采用的网络技术也不同。

目前工业以太网的类型非常多，比如Modbus/TCP，Ethernet/IP，ProfiNet以及CC-LINK IE等，这些都是基于TCP/IP的不同协议，主要体现在应用层定义不同[1]。

Modbus/TCP增加了TCP/IP的报头，删除了CRC校验[2]，该协议完全开放，因此，支持该协议的厂家比较多，典型的是施耐德、GE等。

Ethernet/IP 由ODVA所开发并得到了罗克韦尔自动化的强大支持。

它使用已用于ControlNet和DeviceNet的控制和信息协议（CIP）为应用层协议[3] [4]，因而使用通用的设备规范和目标库，使得不同厂商的复杂设备间都能得到兼容。

ProfiNet采用标准TCP/IP协议加上应用层的RPC/DCOM来完成节点之间的通讯[5]，可以同时挂接传统Profibus系统和新型智能现场设备，将工厂自动化和企业信息管理层融为一体，又保留了Profibus的开放性与稳定性[6]。

CC-LINK IE作为后起之秀，继承了上述工业以太网的优点，又在性能上又跨了一步。

2 CC-LINK协议家族简介CC-LINK最初作为现场总线系统推出，它能够同时处理控制和信息数据。

通讯速度高达10Mbps，最大可以达到100m的传输距离并能连接64个站。

除此之外，CC-LINK还表现出了卓越的稳定性与实时性，RAS（Reliability, Availability, Serviceability）的功能包括备用主站，从站脱离，自动回复，测试和监控，它提供了高可靠性的网络系统并缩短了网络瘫痪时间[7]。

现场总线论文——浅谈工业以太网

浅论工业以太网技术1.引言网络技术的迅速发展引发了自动控制领域的深刻技术变革，以现场总线和工业以太网技术为代表的控制网络技术是现代自动控制技术与信息网络技术相结合的产物，是下一代自动化设备的标志性技术，是改造传统工业的有力工具，也是信息化带动工业化的重点方向。

目前网络控制技术正从传统的控制网络技术——现场总线向现代控制网络技术——工业以太网技术的方向发展。

2.工业以太网的产生工业以太网是西门子公司提出的一种基于以太网通讯的一种工业用的通讯模式。

在技术上与商业以太网(即IEEE802.3标准)兼容，但在产品设计时，材质的选用、产品的强度、适用性以及实时性等方面能够满足工业现场的需要，也就是满足环境性、可靠性、安全性以及安装方便等要求的以太网。

以太网是按IEEE802.3标准的规定，采用带冲突检测的载波侦听多路访问方法(CSMA/CD)对共享媒体进行访问的一种局域网。

其协议对应于ISO/OSI七层参考模型中的物理层和数据链路层，以太网的传输介质为同轴电缆、双绞线、光纤等，采用总线型或星型拓扑结构，传输速率为10Mbps, 100Mbps, 1000Mbps 或更高。

在办公和商业领域，以太网是最常用的通信网络，近几年来，随着以太网技术的快速发展，以太网技术已开始广泛应用于工业控制领域，它是现代自动控制技术和信息网络技术相结合的产物，是下一代自动化设备的标志性技术，是改造传统工业的有力工具，同时也是信息化带动工业化的重点方向。

国内对工业以太网络技术的需求日益增加，在石油、化工、冶金、电力、机械、交通、建材、楼宇管理、现代农业等领域和许多新规划建设的项目中都需要工业以太网络技术的支持。

以太网是当今最流行、应用最广泛的通信技术，具有价格低、多种传输介质可选、高速度、易于组网应用等诸多优点，而且其运行经验最为丰富，拥有大量安装维护人员，是一种理想的工业通信网络。

首先，基于TCP/IP的以太网是一种开放式通信网络，不同厂商的设备很容易互联。

工业以太网行业研究报告

工业以太网行业研究报告工业互联网是指将现代信息技术与传统制造业深度融合，实现生产、流程、服务和产品全方位互联、互通、互感的新型产业形态。

其中，工业以太网作为通信网络是实现工业互联网的核心技术之一，具有高速、稳定、可靠、安全等优点。

随着人工智能、云计算、大数据等新技术的不断应用，工业互联网在推动智能制造、促进经济转型升级等方面发挥着越来越重要的作用。

工业互联网背景分析一、背景介绍随着物联网技术的发展，工业互联网作为其其中一个重要的应用领域逐渐受到关注。

工业互联网是指将工业设备、系统和流程与互联网相连接，实现实时数据采集和传输、智能分析和优化控制的一种信息化技术。

它主要应用于工业制造、交通运输、能源、农业等领域，旨在提高生产效率、降低能耗、减少损耗，为企业带来更大的经济效益。

工业互联网的出现，也将改变传统制造业的生产模式和经营方式，推动制造业转型升级，进一步促进经济社会的发展。

二、国内外现状（一）国际发展现状工业互联网是由德国首先提出的，并且在德国得到了较快的发展。

近年来，欧美等国家和地区相继推出了相关政策支持和重大项目，为工业互联网的发展提供了保障。

例如，欧盟发布了《工业4.0行动计划》，美国提出了《智能制造计划》，中国提出了《中国制造2025》等，这些政策都强调了工业互联网的重要性，促进了工业互联网的发展。

（二）国内发展现状在我国，工业互联网的发展起步较晚，但近年来得到迅速发展。

创新创业板块逐渐成为工业互联网的重点领域，快速崛起的科技公司陆续推出了一些基于工业互联网的解决方案。

此外，政府也加大了对工业互联网的政策支持和资金投入。

例如，在《中国制造2025》中规划了很多涉及工业互联网的内容，2018年国务院印发了《新一代人工智能发展规划》，加快推进工业互联网应用示范项目，探索建设产业公共服务平台等。

三、工业互联网的优势（一）提高生产效率工业互联网可以实现实时数据采集和传输，通过对采集的数据进行分析和处理，可以为企业提供有价值的信息，帮助企业进行生产计划的制定和调整，提高生产效率。