現(xiàn)場總線論文——淺談工業(yè)以太網(wǎng)deflate

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1、淺論工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)1?引言網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展引發(fā)了口動控制領(lǐng)域的深刻技術(shù)變革，以現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)為代表的控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是現(xiàn)代自動控制技術(shù)與信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是下一代自動化設(shè)備的標(biāo)志性技術(shù)，是改造傳統(tǒng)工業(yè)的有力工具，也是信息化帶動工業(yè)化的重點方向。目前網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)正從傳統(tǒng)的控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一一現(xiàn)場總線向現(xiàn)代控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)——工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的方向發(fā)展。2.工業(yè)以太網(wǎng)的產(chǎn)生工業(yè)以太網(wǎng)是西門子公司提出的一種基于以太網(wǎng)通訊的一種工業(yè)用的通訊模式。在技術(shù)上與商業(yè)以太網(wǎng)(即IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn))兼容，但在產(chǎn)站設(shè)計吋，材質(zhì)的選用、產(chǎn)站的強度、適用

2、性以及實吋性等方面能夠滿足工業(yè)現(xiàn)場的需要，也就是滿足環(huán)境性、可靠性、安全性以及安裝方便等要求的以太網(wǎng)。以太網(wǎng)是按IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，采用帶沖突檢測的載波偵聽多路訪問方法(CSMA/CD)對共享媒體進行訪問的一?種局域網(wǎng)。其協(xié)議對應(yīng)于ISO/OSI七層參考模型中的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，以太網(wǎng)的傳輸介質(zhì)為同軸電纜、雙絞線、光纖等，采用總線型或星烈拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，傳輸速率為10Mbps,100Mbps,1000Mbps或更高。在辦公和商業(yè)領(lǐng)域，以太網(wǎng)是最常用的通信網(wǎng)絡(luò)，近幾年來，隨著以太網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，以太網(wǎng)技術(shù)已開始廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，

3、它是現(xiàn)代自動控制技術(shù)和信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是下一代口動化設(shè)備的標(biāo)志性技術(shù)，是改造傳統(tǒng)工業(yè)的有力工具，同吋也是信息化帯動工業(yè)化的重點方向o國內(nèi)對工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的需求H益增加，在石油、化工、冶金、電力、機械、交通、建材、樓宇管理、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域和許多新規(guī)劃建設(shè)的項目中都需耍工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持。以太網(wǎng)是當(dāng)今最流行、應(yīng)用最廣泛的通信技術(shù)，具有價格低、多種傳輸介質(zhì)可選、高速度、易于纟R網(wǎng)應(yīng)用等諸多優(yōu)點，而且其運行經(jīng)驗最為豐富，擁有大量安裝維護人員，是一種理想的工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)。首先，基J*TCP/IP的以太網(wǎng)是一種開放式通信網(wǎng)絡(luò)，不同廠商的設(shè)

4、備很容易互聯(lián)。這種特性非常適合于解決控制系統(tǒng)中不同廠商設(shè)備的兼容和互操作等問題;其次，低成木、易于組網(wǎng)是以太網(wǎng)的優(yōu)勢。以太網(wǎng)網(wǎng)卡價格低廉，以太網(wǎng)與計算機、服務(wù)器等接口十分方便。以太網(wǎng)技術(shù)人員多，可以降低企業(yè)培訓(xùn)維護成本。以太網(wǎng)具冇相當(dāng)高的數(shù)據(jù)傳輸速率可以提供足夠的帶寬。而R以太網(wǎng)資源共享能力強，利用以太網(wǎng)作為現(xiàn)場的總線，很容易將I/O數(shù)據(jù)連接到信息系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)很容易以實時方式與信息系統(tǒng)上的資源、應(yīng)用軟件和數(shù)據(jù)庫共享。以太網(wǎng)易與Internet連接。在任何城市、任何地方其至都可以利用電話線通過Internet對企業(yè)牛產(chǎn)進行監(jiān)視控制;另外，以太

5、網(wǎng)作為目前應(yīng)用最廣泛的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，受到了廣泛的技術(shù)支持。幾乎所冇的編程語言都支持以太網(wǎng)的應(yīng)用開發(fā)，冇多種開發(fā)工具可供選擇。3.工業(yè)以太網(wǎng)的構(gòu)成一個典型的工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)壞境，有以卜-三類網(wǎng)絡(luò)器件：?網(wǎng)絡(luò)部件?連接部件：FC（快速連接插座）ELS（丄業(yè)以太網(wǎng)電氣交換機）ESM（工業(yè)以A網(wǎng)電氣交換機）SM（工業(yè)以太網(wǎng)光纖交換機）MCTP11（工業(yè)以太網(wǎng)光纖電氣轉(zhuǎn)換模塊）?通信介質(zhì)：普通雙絞線，工業(yè)屏蔽雙絞線和光纖，工業(yè)以太網(wǎng)使川的電纜冇屏蔽雙絞線（STP）、非屏蔽雙絞線（UTP）、多模或單模光纜。10Mbps的速率對雙絞線沒有過高的要求，而在1

6、00Mbps速率下，推薦使用五類或超五類線。光纖鏈接時需要一對，常用的多模光纖波長為62.5/125Mm或50/125屮m與多模光纖的內(nèi)芯相比，單模光纖的內(nèi)芯很細(xì)，只H10

7、.im左右。通常，10Mbps使用多模光纖，100Mbps下，單模、多模光纖都適用。2.工業(yè)以太網(wǎng)的特點雖然脫胎于Intranet.Internet等類型的信息網(wǎng)絡(luò)，但是工業(yè)以太網(wǎng)是而向生產(chǎn)過程，對實吋性、可靠性、安全性和數(shù)據(jù)完整性有很高的要求。既有巧信息網(wǎng)絡(luò)相同的特點，也有口己不同于信息網(wǎng)絡(luò)的顯著特點：（1）工業(yè)以太網(wǎng)是一個網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實時性要求高，網(wǎng)絡(luò)傳輸要有確定

8、性。（2）整個企業(yè)網(wǎng)絡(luò)按功能對分為處于管理層的通用以太網(wǎng)和處于監(jiān)控層的工業(yè)以太網(wǎng)以及現(xiàn)場設(shè)備層（如現(xiàn)場總線）。管理層通用以A網(wǎng)可以與控制層的工業(yè)以太網(wǎng)交換數(shù)據(jù)，上下網(wǎng)段采用相同協(xié)議自由通信。（3）工業(yè)以太網(wǎng)中周期與非周期信息同時存在，各白有不同的要求。周期信息的傳輸通常具有順序性要求，而非周期信息有優(yōu)先級要求，如報警信息是需要立即響應(yīng)的。（4）工業(yè)以太網(wǎng)要為緊耍任務(wù)提供最低限度的性能保證服務(wù)，同時也要為非緊耍任務(wù)提供盡力服務(wù),所以工業(yè)以A網(wǎng)同時具有實吋協(xié)議也具有非實吋協(xié)議。3.工業(yè)以太網(wǎng)的優(yōu)勢（1）應(yīng)用廣泛。以太網(wǎng)是應(yīng)用最廣泛的計算機網(wǎng)絡(luò)技

9、術(shù)幾乎所冇的編程語言如VisualC++.Java>VisualBasic等都支持以太網(wǎng)的應(yīng)用開發(fā)。（2）工業(yè)級電源和總線供電技術(shù)。工業(yè)級電源輸出功率大，濾波功能完善，抗干擾能力