文档介绍：该【工业以太网通讯技术公开课获奖课件赛课一等奖课件 】是由【读书百遍】上传分享，文档一共【67】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【工业以太网通讯技术公开课获奖课件赛课一等奖课件 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。第十章 工业以太网通讯技术
伴随信息技术的不停发展，信息互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播的以太网原则。该技术基于工业原则，运用了互换以太网构造，有很高的网络安全性、可操作性和实效性，最大程度地满足了顾客和生产厂商的需求。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。
工业以太网简介
以太网技术
以太网技术的思想渊源最早可以追溯到1968年。以太网的关键思想是使用共享的公共传播信道，这个思想源于夏威夷大学。
在局域网家族中，以太网是指遵照IEEE ，可以在光缆和双绞线上传播的网络。以太网也是目前重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播速率大体分为如下四种：
10Base-T 以太网——传播介质是铜轴电缆，传播速率为10Mbit/s；
迅速以太网——传播速率为100Mbit/s，采用光缆或双绞线作为传播介质，兼容10Base-T 以太网；
Gigabit 以太网——扩展的以太网协议，传播速率为1Gbit/s,采用光缆或双绞线作为传播介质，基于目前的以太网原则，兼容10Mbit/s以太网和100Mbit/s以太网的互换机和路由器设备；
10 Gigabit 以太网——6月公布，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）的宽带处理方案。
工业以太网技术是一般以太网技术在控制网络延伸的产物，前者源于后者但不一样与前者。以太网技术通过数年的发展，尤其是它在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顾客的认同。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，伴随技术的发展，控制网络与一般计算机网络、Internet的联络更为亲密。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规定，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。
工业以太网与老式以太网络的比较
工业网络与老式办公室网络相比，有某些不一样之处，如表10-1所示。
办公室网络
工业网络
应用场合
普通办公场合
工业场合、工况恶劣，抗干扰性要求较高
拓扑结构
支持线形、环形、星形等结构
支持线形、环形、星形等结构，并便于各种结构的组合和转换，简单的安装，最大的灵活性和模块性，高扩展能力
可用性
一般的实用性需求，允许网络故障时间以秒或分钟计
极高的实用性需求，允许网络故障时间＜300ms以避免生产停顿
网络监控和维护
网络监控必须有专人员使用专用工具完成
网络监控成为工厂监控的一部分，网络模块可以被HMI软件如Win CC监控，故障模块容易更换
表10-1 工业网络与老式办公室网络的比较
工业以太网产品的设计制造必须充足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规定包括：
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，规定工业级的产品具有气候环境适应性，并规定耐腐蚀、防尘和防水。
工业生产现场的粉尘、易燃易爆和有毒性气体的存在，需要采用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，一般是采用柜内低压直流电源原则，大多的工业环境中控制柜内所需电源为低压24V直流。
采用原则导轨安装，安装以便，合用于工业环境安装的规定。工业网络器件要能以便地安装在工业现场控制柜内，并容易更换。
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规定。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处理方案。
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尤其关怀的。在产品的设计时要尤其重视材质、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规定。还要考虑到在工业环境下的安装规定，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，应当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。
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规定。既有的许多控制网络技术都可以运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。一种也许的方案是运用既有的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，规定采用直流10~36V低压供电。
4、本质安全
工业以太网假如要用在某些易燃易爆的危险工业场所，就必须考虑本安防爆问题。这是在总线供电处理之后要深入处理的问题。
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种方面，既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融为一体的处理方案。
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，使控制网络无需通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种有效的处理方案。
西门子工业以太网
西门子企业在工业以太网领域有着非常丰富的经验和领先的处理方案。其中SIMATIC NET工业以太网基于通过现场验证的技术，符合IEEE 。通过数年的实践，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。
1、基本类型
（1）10Mbit/s工业以太网 应用基带传播技术，基于IEEE ，运用CSMA/CD介质访问措施的单元级、控制级传播网络。传播速率为10Mbit/s，传播介质为同轴电缆、屏蔽双绞线或光纤。
（2）100Mbit/s迅速以太网 基于以太网技术，传播速率为100Mbit/s，传播介质为屏蔽双绞线或光纤。
2、网络硬件
（1）传播介质 网络的物理传播介质重要根据网络连接距离、数据安全以及传播速率来选择。一般在西门子网络中使用的传播介质包括：
2芯电缆，无双绞，无屏蔽（例如：AS-interface bus）
2芯双绞线，无屏蔽
2芯屏蔽双绞线（例如：PROFIBUS）
同轴电缆（例如：Industrial Etherenet）
光纤（例如：PROFIBUS/ Industrial Etherenet）
无线通信（例如：红外线和无线电通信）
在西门子工业以太网络中，一般使用的物理传播介质时屏蔽双绞线（TP——Twisted pair）、工业屏蔽双绞线（ITP——Industrial Twisted pair）以及光纤。
（2）网络部件
工业以太网链路模块OLM、ELM
根据IEEE ，运用电缆和光纤技术，SIMATIC NET连接模块使得工业以太网的连接变得更为以便和灵活。
OLM（光链路模块）有3个ITP接口和两个BFOC接口。ITP接口可以连接3个终端设备或网段，BFOC接口可以连接两个光路设备（如OLM等），速度为10Mbit/s。如图10-1所示。
ELM（电气链路模块）有３个ITP接口和1个AUI接口。通过AUI接口，可以将网络设备连接至LAN上，速度为10Mbit/s。
图10-1 工业以太网OLM