工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

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1、工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)作業(yè)姓名：張洪健學(xué)號(hào)：2011151730G時(shí)間：2013/6/26工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀工業(yè)以太網(wǎng)是基于IEEE802.3(Ethernet)的強(qiáng)大的區(qū)域和單元網(wǎng)絡(luò)。利用工業(yè)以太網(wǎng)，SIMATICNET提供了一個(gè)無縫集成到新的多媒體世界的途徑。企業(yè)內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)(Intranet)，外部互聯(lián)網(wǎng)(Extranet)，以及國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)(Internet)提供的廣泛應(yīng)用不但已經(jīng)進(jìn)入今天的辦公室領(lǐng)域，而且還可以應(yīng)用于生產(chǎn)和過程自動(dòng)化。繼10M波特率以太網(wǎng)成功運(yùn)行之后，具有交換功能，全雙工和自適應(yīng)的100M波特率快速以太網(wǎng)(FastEthernet，符合IEEE80

2、2.3u的標(biāo)準(zhǔn))也已成功運(yùn)行多年。采用何種性能的以太網(wǎng)取決于用戶的需要。通用的兼容性允許用戶無縫升級(jí)到新技術(shù)。今天的控制系統(tǒng)和工廠自動(dòng)化系統(tǒng)，以太網(wǎng)的應(yīng)用幾乎已經(jīng)和PLC一樣普及。但現(xiàn)場(chǎng)工程師們對(duì)以太網(wǎng)的了解，大多來自他們對(duì)傳統(tǒng)商業(yè)以太網(wǎng)的認(rèn)識(shí)。很多控制系統(tǒng)工程的實(shí)施甚至是直接讓IT部門的技術(shù)人員來實(shí)施。但是，IT工程師們對(duì)于以太網(wǎng)的了解，往往局限于辦公自動(dòng)化商業(yè)以太網(wǎng)的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，可能導(dǎo)致工業(yè)以太網(wǎng)在工業(yè)控制系統(tǒng)中實(shí)施的簡(jiǎn)單化和商業(yè)化，不能真正理解工業(yè)以太網(wǎng)在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的意義，也無法真正利用工業(yè)以太網(wǎng)內(nèi)在的特殊功能，常常造成工業(yè)以太網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施的不徹底，給整個(gè)控制系統(tǒng)留

3、下不穩(wěn)定因素。那么選擇正確的工業(yè)以太網(wǎng)要考慮哪些因素？簡(jiǎn)單的來說，要從以太網(wǎng)通訊協(xié)議、電源、通信速率、工業(yè)環(huán)境認(rèn)證考慮、安裝方式、外殼對(duì)散熱的影響、簡(jiǎn)單通信功能和通信管理功能、電口或光口的考慮。這些都是最基本需要了解的產(chǎn)品選擇因素。如果對(duì)工業(yè)以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)管理有更高要求，則需要考慮所選擇產(chǎn)品的高級(jí)功能如：信號(hào)強(qiáng)弱、端口設(shè)置、出錯(cuò)報(bào)警、串口使用、主干（TrunkingTM）冗余、環(huán)網(wǎng)冗余、服務(wù)質(zhì)量（QoS）、虛擬局域網(wǎng)(VLAN）、簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(SNMP）、端口鏡像等等其他工業(yè)以太網(wǎng)管理交換機(jī)中可以提供的功能。不同的控制系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的管理功能要求不同，自然對(duì)管理型交換

4、機(jī)的使用也有不同要求?？刂乒こ處焸儜?yīng)該根據(jù)其系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，挑選適合自己系統(tǒng)的工業(yè)以太網(wǎng)產(chǎn)品。由于工業(yè)環(huán)境對(duì)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)可靠性能的超高要求，工業(yè)以太網(wǎng)的冗余功能應(yīng)運(yùn)而生。從快速生成樹冗余（RSTP）、環(huán)網(wǎng)冗余（RapidRingTM）到主干冗余（TrunkingTM），都有各自不同的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，控制工程師們可以根據(jù)自己的要求進(jìn)行選擇。為了更好地幫助大家了解和學(xué)習(xí)工業(yè)以太網(wǎng)冗余技術(shù)的特點(diǎn)，讓我們首先回顧以下以太網(wǎng)設(shè)備的發(fā)展過程。當(dāng)以太網(wǎng)用于信息技術(shù)時(shí)，應(yīng)用層包括HT-TP、FTP、SNMP等常用協(xié)議，但當(dāng)它用于工業(yè)控制時(shí)，體現(xiàn)在應(yīng)用層的是實(shí)時(shí)通信、用于系統(tǒng)組態(tài)的對(duì)象以

5、及工程模型的應(yīng)用協(xié)議，至21世紀(jì)，還沒有統(tǒng)一的應(yīng)用層協(xié)議，但受到廣泛支持并已經(jīng)開發(fā)出相應(yīng)產(chǎn)品的有4種主要協(xié)議：HSE、ModbusTCP/IP、ProfNet、Ethernet/IP。HSE基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線FF于2000年發(fā)布Ethernet規(guī)范，稱HSE(HighSpeedEthernet)。HSE是以太網(wǎng)協(xié)議IEEE802.3，TCP/IP協(xié)議族與FFIll的結(jié)合體。FF現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)明確將HSE定位于實(shí)現(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò)與Internet的集成。HSE技術(shù)的一個(gè)核心部分就是鏈接設(shè)備，它是HSE體系結(jié)構(gòu)將Hl(31.25kb/s)設(shè)備連接100Mb/s的HSE主干網(wǎng)的關(guān)鍵

6、組成部分，同時(shí)也具有網(wǎng)橋和網(wǎng)關(guān)的功能。網(wǎng)橋功能能夠用于連接多個(gè)H1總線網(wǎng)段，使同H1網(wǎng)段上的H1設(shè)備之間能夠進(jìn)行對(duì)等通信而無需主機(jī)系統(tǒng)的干涉;網(wǎng)關(guān)功能允許將HSE網(wǎng)絡(luò)連接到其他的工廠控制網(wǎng)絡(luò)和信息網(wǎng)絡(luò)，HSE鏈接設(shè)備不需要為H1子系統(tǒng)作報(bào)文解釋，而是將來自H1總線網(wǎng)段的報(bào)文數(shù)據(jù)集合起來并且將Hl地址轉(zhuǎn)化為IP地址。ModbusModbusTCP/IP該協(xié)議由施耐德公司推出，以一種非常簡(jiǎn)單的方式將Modbus幀嵌入到TCP幀中，使Modbus與以太網(wǎng)和TCP/IP結(jié)合，成為ModbusTCP/IP。這是一種面向連接的方式，每一個(gè)呼叫都要求一個(gè)應(yīng)答，這種呼叫/應(yīng)答的機(jī)制

7、與Modbus的主/從機(jī)制相互配合，使交換式以太網(wǎng)具有很高的確定性，利用TCP/IP協(xié)議，通過網(wǎng)頁(yè)的形式可以使用戶界面更加友好。利用網(wǎng)絡(luò)瀏覽器便查看企業(yè)網(wǎng)內(nèi)部設(shè)備運(yùn)行情況。施耐德公司已經(jīng)為Mod-bus注冊(cè)了502端口，這樣就可以將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)嵌人到網(wǎng)頁(yè)中，通過在設(shè)備中嵌入Web服務(wù)器，就可以將Web瀏覽器作為設(shè)備的操作終端。ProflNet針對(duì)工業(yè)應(yīng)用需求，德國(guó)西門子于2001年發(fā)布了該協(xié)議，它是將原有的Profibus與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合，形成了ProfiNet的網(wǎng)絡(luò)方案，主要包括：基于組件對(duì)象模型(COM)的分布式自動(dòng)化系統(tǒng);規(guī)定了ProfiNet現(xiàn)場(chǎng)總線和標(biāo)準(zhǔn)以