西门子工业以太网简介及其组态 PPT
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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。
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。
5.1.3 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。
5.1.4 西门子工业以太网
西门子公司在工业以太网领域有着非常丰 富的经验和领先的解决方案。其中SIMATIC NET工业以太网基于经过现场验证的技术， 符合IEEE 802.3标准并提供10Mbit/s以及 100Mbit/s快速以太网技术。经过多年的实 践，SIMATIC NET工业以太网的应用已多 于400000个节点，偏布世界各地，用于严酷 的工业环境，并包括有高强度电磁干扰的 地区。
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；
5.1.2 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Biblioteka Baidu不同之处，如表5所示。
表5-1 工业网络与传统办公室网络的比较
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。
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。
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。
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。
5.1 工业以太网简介
5.1.1 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：
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。
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。
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。
5.1.3 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。
5.1.4 西门子工业以太网
西门子公司在工业以太网领域有着非常丰 富的经验和领先的解决方案。其中SIMATIC NET工业以太网基于经过现场验证的技术， 符合IEEE 802.3标准并提供10Mbit/s以及 100Mbit/s快速以太网技术。经过多年的实 践，SIMATIC NET工业以太网的应用已多 于400000个节点，偏布世界各地，用于严酷 的工业环境，并包括有高强度电磁干扰的 地区。
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；
5.1.2 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Biblioteka Baidu不同之处，如表5所示。
表5-1 工业网络与传统办公室网络的比较
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。
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。
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。
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。
5.1 工业以太网简介
5.1.1 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：
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。