工業以太網是什么

　　工業以太網是基于IEEE 802.3 (Ethernet)的強大的區域和單元網絡。工業以太網， 提供了一個無縫集成到新的多媒體世界的途徑。 企業內部互聯網(Intranet)，外部互聯網(Extranet)，以及國際互聯網(Internet) 提供的廣泛應用不但已經進入今天的辦公室領域，而且還可以應用于生產和過程自動化。繼10M波特率以太網成功運行之后，具有交換功能，全雙工和自適應的100M波特率快速以太網(Fast Ethernet，符合IEEE 802.3u 的標準)也已成功運行多年。采用何種性能的以太網取決于用戶的需要。通用的兼容性允許用戶無縫升級到新技術。

　　中文名

　　工業以太網

　　外文名

　　Industrial Ethernet基 ? ?于

　　IEEE 802.3

　　生產領域

　　辦公室領域，生產和過程自動化

　　特 ? ?點

　　價格低廉、穩定可靠、通信速率高目錄1 網絡構成2 相關協議? 總體? HSE? Modbus? ProflNet? Ethernet3 網絡優勢4 重要性能5 技術特點6 網絡應用? 通訊標準? 通信功能? 自動化領域? 結束語7 系統組成? 系統分類? 具體設備8 應用安全? 設備特點? 要求9 問題分析10 用戶利益11 影響因素12 公司通訊

　　網絡構成編輯 播報-一個典型的工業以太網絡環境，有以下三類網絡器件：

　　網絡部件

　　連接部件

　　FC 快速連接插座

　　ELS（工業以太網電氣交換機）

　　ESM（工業以太網電氣交換機）

　　SM（工業以太網光纖交換機）

　　MC TP11（工業以太網光纖電氣轉換模塊）

　　通信介質

　　普通雙絞線，工業屏蔽雙絞線和光纖

　　PLC控制器上的工業以太網通訊處理器。用于將PLC連接到工業以太網。

　　PG/PC 上的工業以太網通訊處理器。用于將PG/PC連接到工業以太網 [1]

　　總體

　　當以太網用于信息技術時，應用層包括HT-TP、FTP、SNMP等常用協議，但當它用于工業控制時，體現在應用層的是實時通信、用于系統組態的對象以及工程模型的應用協議，至21世紀，還沒有統一的應用層協議，但受到廣泛支持并已經開發出相應產品的有4種主要協議：HSE、Modbus TCP/IP、ProfINet、Ethernet/IP。

　　HSE

　　基金會現場總線FF于2000年發布Ethernet規范，稱HSE(High Speed Ethernet)。HSE是以太網協議IEEE802.3，TCP/IP協議族與FFIll的結合體。FF現場總線基金會明確將HSE定位于實現控制網 絡與Internet的集成。

　　HSE技術的一個核心部分就是鏈接設備，它是HSE體系結構將Hl(31.25kb/s)設備連接 100Mb/s的HSE主干網的關鍵組成部分，同時也具有網橋和網關的功能。網橋功能能夠用于連接多個H1總線網段，使同H1網段上的H1設備之間能夠進 行對等通信而無需主機系統的干涉;

　　網關功能允許將HSE網絡連接到其他的工廠控制網絡和信息網絡，HSE鏈接設備不需要為H1子系統作報文解釋，而是將來自H1總線網段的報文數據集合起來并且將Hl地址轉化為IP地址 [2]

　　Modbus

　　Modbus TCP/IP

　　該協議由施耐德公司推出，以一種非常簡單的方式將Modbus幀嵌入到TCP幀中，使Modbus與以太網和TCP/IP結合，成為Modbus TCP/IP。這是一種面向連接的方式，每一個呼叫都要求一個應答，這種呼叫/應答的機制與Modbus的主/從機制相互配合，使交換式以太網具有很高的 確定性，利用TCP/IP協議，通過網頁的形式可以使用戶界面更加友好。

　　利用網絡瀏覽器便查看企業網內部設備運行情況。施耐德公司已經為Mod-bus注冊了502端口，這樣就可以將實時數據嵌人到網頁中，通過在設備中嵌入Web服務器，就可以將Web瀏覽器作為設備的操作終端。

　　ProflNet

　　針對工業應用需求，德國西門子于2001年發布了該協議，它是將原有的Profibus與互聯網技術結合，形成了ProfiNet的網絡方案，主要包括：

　　基于組件對象模型(COM)的分布式自動化系統;

　　規定了ProfiNet現場總線和標準以太網之間的開放、透明通信;

　　提供了一個獨立于制造商，包括設備層和系統層的系統模型。

　　ProfiNet采用標準TCP/IP十以太網作為連接介質，采用標準TCP/IP協議加上應用層的RPC/DCOM來完成節點間的通信和網絡尋址。它可以同時掛接傳統Profibus系統和新型的智能現場設備。

　　現有的Profibus網段可以通過一個代理設備(proxy)連接到ProfiNet網絡當中，使整Profibus設備和協議能夠原封不動地在 Pet中使用。傳統的Profibus設備可通過代理proxy與ProFiNET上面的COM對象進行通信，并通過OLE自動化接口實現COM對象間的 調用。

　　Ethernet

　　Ethernet/IP

　　Ethernet/IP是適合工業環境應用的協議體系。它是由ODVA(Open Devicenet Vendors Asso-cation)和Control Net International兩大工業組織推出的最新成員與Device Net和Control Net一樣，它們都是基于CIP(Controland Information Proto-Col)協議的網絡。它是一種是面向對象的協議，能夠保證網絡上隱式(控制)的實時I/O信息和顯式信息(包括用于組態、參數設置、診斷等) 的有效傳輸。

　　Ethernet/IP采用和Devicenet以及ControlNet相同的應用層協議CIP。因此，它們使用相同的 對象庫和一致的行業規范，具有較好的一致性。Ethernet/IP采用標準的Ethernet和TCP/IP技術傳送CIP通信包，這樣通用且開放的應 用層協議CIP加上已經被廣泛使用的Ethernet和TCP/IP協議，就構成Ethernet/IP協議的體系結構。

　　網絡優勢編輯 播報工業以太網是應用于工業控制領域的以太網技術，在技術上與商用以太網（即IEEE 802.3標準）兼容，但是實際產品和應用卻又完全不同。這主要表現普通商用以太網的產品設計時，在材質的選用、產品的強度、適用性以及實時性、可互操作性、可靠性、抗干擾性、本質安全性等方面不能滿足工業現場的需要。故在工業現場控制應用的是與商用以太網不同的工業以太網。然而工業以太網的優勢在哪里呢？

　　一、應用廣泛

　　以太網是應用最廣泛的計算機網絡技術，幾乎所有的編程語言如Visual C++、Java、VisualBasic等都支持以太網的應用開發。

　　二、通信速率高

　　10、100 Mb/s的快速以太網已開始廣泛應用，1Gb/s以太網技術也逐漸成熟，而傳統的現場總線最高速率只有12Mb/s（如西門子Profibus-DP）。顯然，以太網的速率要比傳統現場總線要快的多，完全可以滿足工業控制網絡不斷增長的帶寬要求。

　　三、資源共享能力強

　　隨著Internet/ Intranet的發展，以太網已滲透到各個角落，網絡上的用戶已解除了資源地理位置上的束縛，在聯入互聯網的任何一臺計算機上就能瀏覽工業控制現場的數據，實現“控管一體化”，這是其他任何一種現場總線都無法比擬的。

　　四、可持續發展潛力大

　　以太網的引入將為控制系統的后續發展提供可能性，用戶在技術升級方面無需獨自的研究投入，對于這一點，任何現有的現場總線技術都是無法比擬的。同時，機器人技術、智能技術的發展都要求通信網絡具有更高的帶寬和性能，通信協議有更高的靈活性，這些要求以太網都能很好地滿足 [3]

　　重要性能編輯 播報為了應用于嚴酷的工業環境，確保工業應用的安全可靠，SIMATIC NET 為以太網技術補充了不少重要的性能：

　　工業以太網技術上與IEEE802.3/802.3u兼容，使用ISO和TCP/IP 通訊協議

　　10/100M 自適應傳輸速率

　　冗余24VDC 供電

　　簡單的機柜導軌安裝

　　方便的構成星型、線型和環型拓撲結構

　　高速冗余的安全網絡，最大網絡重構時間為0.3 秒

　　用于嚴酷環境的網絡元件，通過EMC 測試

　　通過帶有RJ45 技術、工業級的Sub-D 連接技術和安裝專用屏蔽電纜的Fast Connect連接技術，確保現場電纜安裝工作的快速進行

　　簡單高效的信號裝置不斷地監視網絡元件

　　符合SNMP（簡單的網絡管理協議)

　　可使用基于web 的網絡管理

　　使用VB/VC 或組態軟件即可監控管理網絡 [4]