工业以太网是什么

　　工业以太网是什么

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

　　中文名

　　工业以太网

　　外文名

　　Industrial Ethernet基    于

　　IEEE 802.3

　　生产领域

　　办公室领域，生产和过程自动化

　　特    点

　　价格低廉、稳定可靠、通信速率高目录1 网络构成2 相关协议▪ 总体▪ HSE▪ Modbus▪ ProflNet▪ Ethernet3 网络优势4 重要性能5 技术特点6 网络应用▪ 通讯标准▪ 通信功能▪ 自动化领域▪ 结束语7 系统组成▪ 系统分类▪ 具体设备8 应用安全▪ 设备特点▪ 要求9 问题分析10 用户利益11 影响因素12 公司通讯

　　网络构成编辑 播报-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

　　PLC控制器上的工业以太网通讯处理器。用于将PLC连接到工业以太网。

　　PG/PC 上的工业以太网通讯处理器。用于将PG/PC连接到工业以太网 [1]

　　总体

　　当以太网用于信息技术时，应用层包括HT-TP、FTP、SNMP等常用协议，但当它用于工业控制时，体现在应用层的是实时通信、用于系统组态的对象以及工程模型的应用协议，至21世纪，还没有统一的应用层协议，但受到广泛支持并已经开发出相应产品的有4种主要协议：HSE、Modbus TCP/IP、ProfINet、Ethernet/IP。

　　HSE

　　基金会现场总线FF于2000年发布Ethernet规范，称HSE(High Speed Ethernet)。HSE是以太网协议IEEE802.3，TCP/IP协议族与FFIll的结合体。FF现场总线基金会明确将HSE定位于实现控制网 络与Internet的集成。

　　HSE技术的一个核心部分就是链接设备，它是HSE体系结构将Hl(31.25kb/s)设备连接 100Mb/s的HSE主干网的关键组成部分，同时也具有网桥和网关的功能。网桥功能能够用于连接多个H1总线网段，使同H1网段上的H1设备之间能够进 行对等通信而无需主机系统的干涉;

　　网关功能允许将HSE网络连接到其他的工厂控制网络和信息网络，HSE链接设备不需要为H1子系统作报文解释，而是将来自H1总线网段的报文数据集合起来并且将Hl地址转化为IP地址 [2]

　　Modbus

　　Modbus TCP/IP

　　该协议由施耐德公司推出，以一种非常简单的方式将Modbus帧嵌入到TCP帧中，使Modbus与以太网和TCP/IP结合，成为Modbus TCP/IP。这是一种面向连接的方式，每一个呼叫都要求一个应答，这种呼叫/应答的机制与Modbus的主/从机制相互配合，使交换式以太网具有很高的 确定性，利用TCP/IP协议，通过网页的形式可以使用户界面更加友好。

　　利用网络浏览器便查看企业网内部设备运行情况。施耐德公司已经为Mod-bus注册了502端口，这样就可以将实时数据嵌人到网页中，通过在设备中嵌入Web服务器，就可以将Web浏览器作为设备的操作终端。

　　ProflNet

　　针对工业应用需求，德国西门子于2001年发布了该协议，它是将原有的Profibus与互联网技术结合，形成了ProfiNet的网络方案，主要包括：

　　基于组件对象模型(COM)的分布式自动化系统;

　　规定了ProfiNet现场总线和标准以太网之间的开放、透明通信;

　　提供了一个独立于制造商，包括设备层和系统层的系统模型。

　　ProfiNet采用标准TCP/IP十以太网作为连接介质，采用标准TCP/IP协议加上应用层的RPC/DCOM来完成节点间的通信和网络寻址。它可以同时挂接传统Profibus系统和新型的智能现场设备。

　　现有的Profibus网段可以通过一个代理设备(proxy)连接到ProfiNet网络当中，使整Profibus设备和协议能够原封不动地在 Pet中使用。传统的Profibus设备可通过代理proxy与ProFiNET上面的COM对象进行通信，并通过OLE自动化接口实现COM对象间的 调用。

　　Ethernet

　　Ethernet/IP

　　Ethernet/IP是适合工业环境应用的协议体系。它是由ODVA(Open Devicenet Vendors Asso-cation)和Control Net International两大工业组织推出的最新成员与Device Net和Control Net一样，它们都是基于CIP(Controland Information Proto-Col)协议的网络。它是一种是面向对象的协议，能够保证网络上隐式(控制)的实时I/O信息和显式信息(包括用于组态、参数设置、诊断等) 的有效传输。

　　Ethernet/IP采用和Devicenet以及ControlNet相同的应用层协议CIP。因此，它们使用相同的 对象库和一致的行业规范，具有较好的一致性。Ethernet/IP采用标准的Ethernet和TCP/IP技术传送CIP通信包，这样通用且开放的应 用层协议CIP加上已经被广泛使用的Ethernet和TCP/IP协议，就构成Ethernet/IP协议的体系结构。

　　网络优势编辑 播报工业以太网是应用于工业控制领域的以太网技术，在技术上与商用以太网（即IEEE 802.3标准）兼容，但是实际产品和应用却又完全不同。这主要表现普通商用以太网的产品设计时，在材质的选用、产品的强度、适用性以及实时性、可互操作性、可靠性、抗干扰性、本质安全性等方面不能满足工业现场的需要。故在工业现场控制应用的是与商用以太网不同的工业以太网。然而工业以太网的优势在哪里呢？

　　一、应用广泛

　　以太网是应用最广泛的计算机网络技术，几乎所有的编程语言如Visual C++、Java、VisualBasic等都支持以太网的应用开发。

　　二、通信速率高

　　10、100 Mb/s的快速以太网已开始广泛应用，1Gb/s以太网技术也逐渐成熟，而传统的现场总线最高速率只有12Mb/s（如西门子Profibus-DP）。显然，以太网的速率要比传统现场总线要快的多，完全可以满足工业控制网络不断增长的带宽要求。

　　三、资源共享能力强

　　随着Internet/ Intranet的发展，以太网已渗透到各个角落，网络上的用户已解除了资源地理位置上的束缚，在联入互联网的任何一台计算机上就能浏览工业控制现场的数据，实现“控管一体化”，这是其他任何一种现场总线都无法比拟的。

　　四、可持续发展潜力大

　　以太网的引入将为控制系统的后续发展提供可能性，用户在技术升级方面无需独自的研究投入，对于这一点，任何现有的现场总线技术都是无法比拟的。同时，机器人技术、智能技术的发展都要求通信网络具有更高的带宽和性能，通信协议有更高的灵活性，这些要求以太网都能很好地满足 [3]

　　重要性能编辑 播报为了应用于严酷的工业环境，确保工业应用的安全可靠，SIMATIC NET 为以太网技术补充了不少重要的性能：

　　工业以太网技术上与IEEE802.3/802.3u兼容，使用ISO和TCP/IP 通讯协议

　　10/100M 自适应传输速率

　　冗余24VDC 供电

　　简单的机柜导轨安装

　　方便的构成星型、线型和环型拓扑结构

　　高速冗余的安全网络，最大网络重构时间为0.3 秒

　　用于严酷环境的网络元件，通过EMC 测试

　　通过带有RJ45 技术、工业级的Sub-D 连接技术和安装专用屏蔽电缆的Fast Connect连接技术，确保现场电缆安装工作的快速进行

　　简单高效的信号装置不断地监视网络元件

　　符合SNMP（简单的网络管理协议)

　　可使用基于web 的网络管理

　　使用VB/VC 或组态软件即可监控管理网络 [4]