文档介绍：摘要
  所谓工业以太网,一般来讲是指技术上与商用以太网()兼容,但在产品设计时,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、抗干扰性和本质安全等方面能满足工业现场的需要。
随着互联网技术的发展与普及推广,技术也得到了迅速的发展,交换技术的发展,通信的非确定性问题带来了希望,全面应用于工业控制领域成为可能。
关键词:数控技术工业以太网技术发展现状
第1章绪论
控制网络的发展,其基本趋势是逐渐趋向于开放性、透明的通讯协议。像工业PC、OPC等技术,被镶嵌在传统的系统结构中,也只能是对系统的功能作些边缘性的提高。因此,为减轻繁重的编程工作和达到系统的简单化,需要对系统的结构作变革。随着信息技术的不断飞跃,工业控制领域中必然会产生一种能够弥补现场总线缺陷,实现全系统统一、高效、实时的控制策略。工业以太网就是适应这一需要而迅速发展起来的控制技术。近来以太网更是走向前台,发展迅速,引人注目。究其原因,是由于工业自动化系统正向分布化、智能化的实时控制方面发展。另一方面,/等信息技术的飞速发展,要求企业从现场控制层到管理层能实现全面的无缝信息集成,并提供一个开放的基础构架,但目前的现场总线尚不能满足这些要求。而且多种现场总线互不兼容,不同公司的控制器之间不能相互实现高速的实时数据传输,信息网络存在协议上的鸿沟导致出现“自动化孤岛”等,促使人们开始寻求新的出路,并关注以太网。
第2章工业以太网技术发展现状
第1节  通信确定性与实时性
    工业控制网络不同于普通数据网络的最大特点在于它必须满足控制作用对实时性的要求,即信号传输要足够的快和满足信号的确定性。实时控制往往要求对某些变量的数据准确定时刷新。采用CSMA/CD碰撞检测方式,网络负荷较大时,网络传输的不确定性不能满足工业控制的实时要求,因此传统以太网技术难以满足控制系统要求准确定时通信的实时性要求,一直被视为非确定性的网络。
    然而,快速以太网与交换式以太网技术的发展,给解决以太网的非确定性问题带来了新的契机,使这一应用成为可能。首先,的通信速率从10M、100M增大到如今的1 000M、10G,在数据吞吐量相同的情况下,通信速率的提高意味着网络负荷的减轻和网络传输延时的减小,即网络碰撞机率大大下降。其次,采用星型网络拓扑结构,交换机将网络划分为若干个网段。交换机由于具有数据存储、转发的功能,使各端口之间输入和输出的数据帧能够得到缓冲,不再发生碰撞;同时交换机还可对网络上传输的数据进行过滤,使每个网段内节点间数据的传输只限在本地网段内进行,而不需经过主干网,也不占用其它网段的带宽,从而降低了所有网段和主干网的网络负荷。再次,全双工通信又使得端口间两对双绞线(或两根光纤)上分别同时接收和发送报文帧,也不会发生冲突。因此,采用交换式集线器和全双工通信,可使网络上的冲突域不复存在(全双工通信),或碰撞机率大大降低(半双工),通信确定性和实时性大大提高。
第2节  稳定性与可靠性
    进入工业控制领域的另一个主要问题是,它所用的接插件、集线器、交换机和电缆等均是为商用领域设计的,而未针对较恶劣的工业现场环境来设计(如冗余直流电源输入、高温、低温、防尘等),故商用网络产品不能应用在有较高可靠性要求的恶劣工业现场环境中。
    随着网络技术的发展,上述问题正在迅速得到解决。为了解决在不间断的工业应用领域,在极端条件下网络也能稳定工作的问题,美国Synergetic微系统公司和德国Hirschmann、Jetter AG等公司专门开发和生产了导轨式集线器、交换机产品,安装在标准DIN导轨上,并有冗余电源供电,接插件采用牢固的DB-9结构。台湾四零四科技(Moxa Technologies)在2002年6月推出工业以太网产品—MOXA EtherDevice Server(工业以太网设备服务器),特别设计用于连接工业应用中具有以太网络接口的工业设备(如 PLC、HMI、DCS系统等)。
    ,的总线供电规范也进行了定义。此外,在实际应用中,主干网可采用光纤传输,现场设备的连接则可采用屏蔽双绞线,对于重要的网段还可采用冗余网络技术,以此提高网络的抗干扰能力和可靠性。
第3节工业以太网协议
    由于工业自动化网络控制系统不单单是一个完成数据传输的通信系统,而且还是一个借助网络完成控制功能的自控系统。它除了完成数据传输之外,往往还需要依靠所传输的数据和指令,执行某些控制计算与操作功能,由多个网络节点协调完成自控任务。因而它需要在应用、用户等高层协议与规范上满足开放系统的要求,满足互操作条件。
    对应于ISO/OSI七层通信模型,以太网技术规范只映射为其中的物理层