《現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展動(dòng)態(tài).ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展動(dòng)態(tài).ppt（42頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、現(xiàn)場(chǎng)總線與工業(yè)以太網(wǎng),,張勇高級(jí)工程師,第一節(jié)：現(xiàn)場(chǎng)總線,什么是現(xiàn)場(chǎng)總線： 現(xiàn)場(chǎng)總線是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、在測(cè)量控制設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信的開(kāi)放型控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，主要解決工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備和高級(jí)控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問(wèn)題 。 現(xiàn)場(chǎng)總線是工業(yè)數(shù)據(jù)通信與控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的代名詞，是測(cè)控領(lǐng)域的工業(yè)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。主要用于：制造業(yè)、流程工業(yè)、交通、樓宇、電力等方面的自動(dòng)化系統(tǒng)中。,早期把現(xiàn)場(chǎng)總線又稱(chēng)為工業(yè)電話線，通過(guò)連線在測(cè)控設(shè)備之間傳遞數(shù)據(jù)信息，把傳感器、按鈕、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等連接到控制器、或PLC或工業(yè)計(jì)算機(jī)上。通過(guò)相互通信共同執(zhí)行測(cè)量控制任

2、務(wù)。 總線上的數(shù)據(jù)輸入設(shè)備包括按鈕、傳感器、接觸器、變送器、閥門(mén)等，傳輸其位置狀態(tài)、參數(shù)值等數(shù)據(jù) 總線上的輸出數(shù)據(jù)用于驅(qū)動(dòng)信號(hào)燈、接觸器、開(kāi)關(guān)、閥門(mén)等 工業(yè)數(shù)據(jù)通信用以滿足信息社會(huì)對(duì)基礎(chǔ)設(shè)備與過(guò)程數(shù)據(jù)信息的需求 數(shù)字地球、數(shù)字礦山、數(shù)字 傳遞工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程、大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)、各類(lèi)交通、樓宇等系統(tǒng)中設(shè)備的數(shù)字化信息 車(chē)輛控制等,總線將分散的有通信能力的測(cè)量控制設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，連接成能相互溝通信息，共同完成自控任務(wù)的控制網(wǎng)絡(luò),現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)是企業(yè)的底層網(wǎng)絡(luò),企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的功能層次,現(xiàn)場(chǎng)總線是自動(dòng)化領(lǐng)域的通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù), 也被稱(chēng)之為工廠的底層網(wǎng)絡(luò)（Infranet） 總線是構(gòu)成自動(dòng)化系統(tǒng)的紐帶，網(wǎng)絡(luò)所傳輸?shù)?/p>

3、是控制信息。 它是有別于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，電視、電話網(wǎng)絡(luò)的另一類(lèi)網(wǎng)絡(luò) 特點(diǎn)： 適應(yīng)工業(yè)應(yīng)用環(huán)境， 要求實(shí)時(shí)性強(qiáng)，可靠性高，安全性好。 多為短幀傳送， 通信的傳輸速率相對(duì)較低。,二. 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)始發(fā)于二十世紀(jì)八十年代，但對(duì)該項(xiàng) 技術(shù)的開(kāi)發(fā)之熱是近年之舉 主流現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù) FF H1 ControlNET Profibus Interbus-S World FIP HSE P-Net； Swift NET,現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展中存在的問(wèn)題： 根據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，已出現(xiàn)的現(xiàn)場(chǎng)總線一百多種，其中宣稱(chēng)為開(kāi)放型總線的就有40多種 多種總線共存，每種總線都在力圖擴(kuò)充其應(yīng)用領(lǐng)域 每種總線都以一個(gè)或多個(gè)利

4、益集團(tuán)支持，標(biāo)準(zhǔn)的斗爭(zhēng)就是利益的斗爭(zhēng) 很多設(shè)備制造商參加不止一個(gè)總線組織，以便與各種系統(tǒng)協(xié)調(diào) 努力開(kāi)發(fā)與其他總線、系統(tǒng)的接口，把自己的總線與其它總線連接起來(lái)，擴(kuò)大應(yīng)用范圍，保存領(lǐng)地 以太網(wǎng)進(jìn)入工業(yè)控制領(lǐng)域，成為新的熱點(diǎn),現(xiàn)場(chǎng)總線組織 現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)（Fieldbus Foundation） LonMark協(xié)會(huì), Profibus協(xié)會(huì)， 工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)會(huì)IEA（ Industrial Ethernet Association）， 工業(yè)自動(dòng)化開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟IAONA（ Industrial Automation Open Network Alliance） Society of Automotive

5、Engineers（SAE） 制定現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織 IEC ISO,、LonWorks總線,集成芯片中有3個(gè)8位的CPU，第一個(gè)CPU實(shí)現(xiàn)7層協(xié)議的第一層和第二層，即媒體訪問(wèn)控制器，第二個(gè)CPU完成3-6層的功能，稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)控制器，第三個(gè)CPU是應(yīng)用處理器，執(zhí)行操作系統(tǒng)服務(wù)與用戶代碼。芯片中還有存儲(chǔ)信息的緩沖區(qū)，以實(shí)現(xiàn)CPU之間的信息傳遞，作為網(wǎng)絡(luò)緩沖區(qū)和應(yīng)用緩沖區(qū)。LonWorksS總線是完全應(yīng)用7層協(xié)議的現(xiàn)場(chǎng)總線，這是唯一的。通信速率可達(dá)1.25Mbps,此時(shí)有效距離為130米。每幀有效字節(jié)數(shù)0-288個(gè)字節(jié),第三代LonWorks技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng) （智能樓宇、連鎖店）,,LonW

6、orks/Ethernet,、CAN總線,CAN（Controller Area Net,簡(jiǎn)稱(chēng)CAN）總線是德國(guó)Bocsh公司首先宣布開(kāi)發(fā)成功的。起初是為汽車(chē)工業(yè)設(shè)計(jì)的，目前已被國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織批準(zhǔn)為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。CAN協(xié)議也遵守7層協(xié)議中的物理層、鏈路層與應(yīng)用層。 系統(tǒng)結(jié)點(diǎn)由單片機(jī)、CAN控制器和CAN收發(fā)器組成。 CAN總線采用短幀結(jié)構(gòu)傳輸，每幀為8個(gè)有效字節(jié)，都配有CRC校驗(yàn)和其它校驗(yàn)措施，保證出錯(cuò)率比較低 傳輸介質(zhì)可以是雙絞線，同軸電纜和光纖。傳輸距離與通信速率有關(guān)。最遠(yuǎn)距離可達(dá)10公里，速率為1Mbps時(shí)，傳輸距離為40米。,汽車(chē)內(nèi)部CAN總線 （SAE-J1939）,多網(wǎng)段的車(chē)輛內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)

7、系統(tǒng),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,監(jiān)視屏,（駕駛室）,,終端器,,發(fā)動(dòng)機(jī),,變速器,,網(wǎng)橋,,終端器,,終端器,,終端器,,終端器,,終端器,,剎車(chē)系統(tǒng),,減速器,,,,路由器,,網(wǎng)橋,,,剎車(chē),,照明,,車(chē)軸/,懸梁,,終端器,,終端器,,,至下一拖車(chē),250Kbps,拖車(chē)子網(wǎng),250Kbps,專(zhuān)用子網(wǎng),牽引車(chē)子網(wǎng),250Kbps,250Kbps,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,牽引車(chē),拖車(chē),、PROFIBUS總線,PROFIBUS是一種國(guó)際化開(kāi)放式不依賴(lài)于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。廣泛適用于制造業(yè)自動(dòng)化流程工業(yè)自動(dòng)化和樓宇

8、交通電力等其他領(lǐng)域自動(dòng)化。PROFIBUS是一種用于工廠自動(dòng)化車(chē)間級(jí)監(jiān)控和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層數(shù)據(jù)通信與控制的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)?？蓪?shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層到車(chē)間級(jí)監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)，從而為實(shí)現(xiàn)工廠綜合自動(dòng)化和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備智能化提供了可行的解決方案。,Profibus與PLC網(wǎng)絡(luò)（電力、冶金、機(jī)械加工行業(yè)等）,,,、PROFIBUS總線,PROFIBUS由三個(gè)兼容部分組成，即PROFIBUSDP（ Decentralized Periphery）PROFIBUSPA（Process Automation ）PROFIBUS-FMS (Fieldbus Message Specification )。（） P

9、ROFIBUSDP: 是一種高速低成本通信，用于設(shè)備級(jí)控制系統(tǒng)與分散式IO的通信。使用PROFIBUSDP可取代辦24VDC或420mA信號(hào)傳輸。（） PORFIBUSPA：專(zhuān)為過(guò)程自動(dòng)化設(shè)計(jì)，可使傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)聯(lián)在一根總線上，并有本征安全規(guī)范。（） PROFIBUSFMS：用于車(chē)間級(jí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，是一個(gè)令牌結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)多主網(wǎng)絡(luò)。,、PROFIBUS總線,PROFIBUS提供了三種數(shù)據(jù)傳輸類(lèi)型：1、用于DP和FMS的RS485傳輸。2、用于PA的IEC11582傳輸。3、光纖,、PROFIBUS總線,1 用于DPFMS的RS485傳輸技術(shù) 由于DP與FMS系統(tǒng)使用了同樣的傳輸技術(shù)和統(tǒng)一的總線訪問(wèn)協(xié)議

10、，因而，這兩套系統(tǒng)可在同一根電纜上同時(shí)操作。RS-485傳輸是PROFIBUS最常用的的一種傳輸技術(shù)。這種技術(shù)通常稱(chēng)之為H2。采用的電纜是屏蔽雙絞銅線。RS-485傳輸技術(shù)基本特征：（1） 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌壕€性總線，兩端有有源的總線終端電阻。（2） 傳輸速率：9.6K bit /s12M bit/ s（3） 介質(zhì)：屏蔽雙絞電纜，也可取消屏蔽，取決于環(huán)境條件（EMC）。（4） 站點(diǎn)數(shù)：每分段32個(gè)站（不帶中繼），可多到127個(gè)站（帶中繼）。（5） 插頭連接：最好使用9針D型插頭。,、PROFIBUS總線,2 RS485傳輸設(shè)備安裝要點(diǎn)（1） 全部設(shè)備均與決線連接。（2） 每個(gè)分段上最多可接32個(gè)站（主

11、站或站）。（3） 每段的頭和尾各有一個(gè)總線終端電阻，確保操作運(yùn)行不發(fā)生誤差。兩個(gè)總線終端電阻必須永遠(yuǎn)有電源。（4） 當(dāng)分段站超過(guò)32個(gè)時(shí)，必須使用中繼器用以連接各總線段。串聯(lián)的中繼器一般不超過(guò)3個(gè)。（注：中繼器沒(méi)有站地址，但被計(jì)算機(jī)在每段的最多站數(shù)中）（5） 電纜最大長(zhǎng)度取決于傳輸速率。如使用A型電纜，則傳輸速率與長(zhǎng)度如下： 波特率：（K bit/s）9.6 19.2 93.75 187.5 500 1500 1200 距離段（M） 1200 1200 1200 1000 400 200 100,、PROFIBUS總線,（6） A型電纜參數(shù)： 阻抗：135165 電容：30 pf / m 回路

12、電阻：110（7） RS485的傳輸技術(shù)的PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)最好使用9針D型插頭。（8） 當(dāng)連接各站時(shí)，應(yīng)確保數(shù)據(jù)線不要擰絞，系統(tǒng)在高電磁發(fā)射環(huán)境（如汽車(chē)制造業(yè)）下運(yùn)行應(yīng)使用帶屏蔽的電纜,屏蔽可提高電磁兼容性（EMC）。（9） 如用屏蔽編織線和屏蔽箔，應(yīng)在兩端與保護(hù)接地連接，并通過(guò)盡可能的大面積屏蔽接線來(lái)復(fù)蓋，以保持良好的傳導(dǎo)性。另外建議數(shù)據(jù)線必須與高壓線隔離。（10） 超過(guò)500K bit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率時(shí)應(yīng)避免使用短截線段，應(yīng)使用市場(chǎng)上現(xiàn)有的插頭可使數(shù)據(jù)輸入和輸出電纜直接與插頭連接，而且總線插頭連接可在任何時(shí)候接通或斷開(kāi)而并不中斷其它站的數(shù)據(jù)通信。,、PROFIBUS總線,3用于PA的

13、IEC11582傳輸技術(shù)（1） 數(shù)據(jù)IEC11582的傳輸技術(shù)用于PROFIBUSPA，能滿足煤炭、化工和石油化工業(yè)的要求。它可保持其本征安全性，并通過(guò)總線對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電。（2） IEC11582是一種位同步協(xié)議，可進(jìn)行無(wú)電流的連續(xù)傳輸，通常稱(chēng)為H1。（3） IEC11582技術(shù)用于PROFIBUSPA，其傳輸以下列原理為依據(jù)： 每段只有一個(gè)電源作為供電裝置。 當(dāng)站收發(fā)信息時(shí)，不向總線供電。 每站現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備所消耗的為常量穩(wěn)態(tài)基本電流。 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備其作用如同無(wú)源的電流吸收裝置。 主總線兩端起無(wú)源終端線作用。 允許使用線性樹(shù)型和星型網(wǎng)絡(luò)。,、PROFIBUS總線,IEC11582傳輸技術(shù)特性： 數(shù)據(jù)傳

14、輸：數(shù)字式位同步曼徹斯特編碼。 傳輸速率：31.25K bit /s，電壓式。 數(shù)據(jù)可靠性：前同步信號(hào),采用起始和終止限定符避免誤差。 電纜：雙絞線，屏蔽式或非屏蔽式。 遠(yuǎn)程電源供電：可選附件，通過(guò)數(shù)據(jù)線。 防爆型：能進(jìn)行本征及非本征安全操作。 拓?fù)洌壕€型或樹(shù)型，或兩者相結(jié)合。 站數(shù)：每段最多32個(gè)，總數(shù)最多為126個(gè)。 中繼器：最多可擴(kuò)展至4臺(tái)。,、PROFIBUS總線,IEC1158傳輸設(shè)備安裝要點(diǎn)（1）分段藕合器將IEC11582傳輸技術(shù)總線段與RS485傳輸技術(shù)總線段連接。藕合器使RS485信號(hào)與IEC11582信號(hào)相適配。它們?yōu)楝F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程電源供電，供電裝置可限制IEC11582總

15、線的電流和電壓。（2）PROFIBUSPA的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆袠?shù)型和線型結(jié)構(gòu)，或是兩種拓?fù)涞幕旌?。?）現(xiàn)場(chǎng)配電箱仍繼續(xù)用來(lái)連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備并放置總線終端電阻器。采用樹(shù)型結(jié)構(gòu)時(shí)連在現(xiàn)場(chǎng)線分段的全部現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備都并聯(lián)地接在現(xiàn)場(chǎng)配電箱上。（）主總線電纜的兩端各有一個(gè)無(wú)源終端器，內(nèi)有串聯(lián)的RC元件，R100，C1F。當(dāng)總線站極性反向連接時(shí)，它對(duì)總線的功能不會(huì)有任何影響。（） 連接到一個(gè)段上的站數(shù)目最多是32個(gè)。如果使用本征安全型及總線供電，站的數(shù)量將進(jìn)一步受到限制。即使不需要本征安全性，遠(yuǎn)程供電裝置電源也要受到限制。,現(xiàn)場(chǎng)總線的前景,出路一，各種現(xiàn)場(chǎng)總線統(tǒng)一到12種。IEC61158的產(chǎn)生本身就說(shuō)明這種可能性很小。

16、 出路二，開(kāi)發(fā)所有現(xiàn)場(chǎng)總線通用的接口，成本較高且難度較大。 出路三，各國(guó)不理睬IEC61158，采用自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的協(xié)議。這不符合經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展趨勢(shì)。 出路四，采用已經(jīng)是通用的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)Ethernet、TCP/IP等協(xié)議，并使其在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)成熟應(yīng)用，易于被廣大國(guó)家用戶、集成商、OEM及制造商接受和歡迎。,現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),1.注重系統(tǒng)的開(kāi)放性 封閉、自成一體的系統(tǒng)定會(huì)消亡 2.注重應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)備間的互操作性 早期的總線技術(shù)多注重在通信協(xié)議上，而近年來(lái)其技術(shù)發(fā)展逐漸轉(zhuǎn)向應(yīng)用與用戶層的相關(guān)規(guī)范，如設(shè)備描述、標(biāo)準(zhǔn)功能塊等。 應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)備間的互連不只要完成數(shù)據(jù)通信，還要構(gòu)成控制網(wǎng)絡(luò)，形成測(cè)量控制應(yīng)用系

17、統(tǒng)，而應(yīng)用與用戶層規(guī)范與設(shè)備間的互可操作性直接相關(guān)。設(shè)備間的互操作依靠應(yīng)用層協(xié)議 CAN是封裝在芯片中的通信協(xié)議； 485只是物理層的電氣接口規(guī)范， 由它們構(gòu)成控制網(wǎng)絡(luò)還需借助另外的協(xié)議規(guī)范 數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸、數(shù)據(jù)理解,發(fā)展趨勢(shì)（續(xù)）,3.注重控制網(wǎng)絡(luò)與公用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合 HSE；Profinet；連接 modbus的透明工廠；第3代的Lonworks、FIP等， 各種控制網(wǎng)絡(luò)都在向數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)掛靠 4.注重使測(cè)控設(shè)備具備網(wǎng)絡(luò)瀏覽功能 具有網(wǎng)絡(luò)瀏覽功能的PLC；具有網(wǎng)絡(luò)瀏覽功能的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)終端 借助通用瀏覽器工具得到專(zhuān)用設(shè)備的數(shù)據(jù)信息 控制設(shè)備走向開(kāi)放的窗口。,5.以太網(wǎng)已直接進(jìn)入控制網(wǎng)絡(luò) 以太網(wǎng)技術(shù)

18、進(jìn)入控制網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì) 以太網(wǎng)技術(shù)進(jìn)入控制網(wǎng)絡(luò)要解決的問(wèn)題 E網(wǎng)到底可行，E網(wǎng)打盡不現(xiàn)實(shí) 我國(guó)的EPA標(biāo)準(zhǔn) 6.多種通信方式下的數(shù)據(jù)傳輸與數(shù)據(jù)集成，管控一體化目標(biāo)下的數(shù)據(jù)綜合利用 有線、無(wú)線通信方式的結(jié)合； 控制網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、電話網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線局域網(wǎng)的互連；充分利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源 數(shù)據(jù)集成，綜合利用：共同構(gòu)成測(cè)量控制系統(tǒng)；發(fā)布運(yùn)行、調(diào)度信息,發(fā)展趨勢(shì)（續(xù)）,現(xiàn)場(chǎng)總線被視為基于PC、特別是基于工業(yè)PC的控制技術(shù) 各種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、測(cè)量控制板卡的供應(yīng)商是現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)發(fā)展的重要力量 以現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)提升產(chǎn)品的串行通信能力，發(fā)展具有數(shù)據(jù)通信能力的控制網(wǎng)絡(luò)新的產(chǎn)品系列，對(duì)推廣現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的應(yīng)用、對(duì)推動(dòng)測(cè)量控制

19、領(lǐng)域的信息化，將起到積極作用。 現(xiàn)場(chǎng)總線的技術(shù)發(fā)展有待業(yè)內(nèi)人士（設(shè)備開(kāi)發(fā)供應(yīng)商、用戶）的共同努力,工業(yè)以太網(wǎng)通訊技術(shù),隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，信息交換技術(shù)覆蓋了各行各業(yè)。在自動(dòng)化領(lǐng)域，越來(lái)越多的企業(yè)需要建立包含從工廠現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層到控制層、管理層等各個(gè)層次的綜合自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)管控平臺(tái)，建立以工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)的企業(yè)信息化系統(tǒng)。 工業(yè)以太網(wǎng)提供了針對(duì)制造業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蕴W(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。該技術(shù)基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，利用了交換以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，有很高的網(wǎng)絡(luò)安全性、可操作性和實(shí)效性，最大限度地滿足了用戶和生產(chǎn)廠商的需求。工業(yè)以太網(wǎng)以其特有的第成本、高實(shí)效、高擴(kuò)展性及高智能的魅力，吸引著越來(lái)越多的制造業(yè)廠商。,工業(yè)以太

20、網(wǎng)簡(jiǎn)介,以太網(wǎng)技術(shù)的思想淵源最早可以追溯到1968年。以太網(wǎng)的核心思想是使用共享的公共傳輸信道，這個(gè)思想源于夏威夷大學(xué)。 在局域網(wǎng)家族中，以太網(wǎng)是指遵循IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)，可以在光纜和雙絞線上傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)。以太網(wǎng)也是當(dāng)前主要應(yīng)用的一種局域網(wǎng)（LANLocal Area Network，局域網(wǎng)）類(lèi)型。目前的以太網(wǎng)按照傳輸速率大致分為以下四種： 10Base-T 以太網(wǎng)傳輸介質(zhì)是銅軸電纜，傳輸速率為10Mbit/s； 快速以太網(wǎng)傳輸速率為100Mbit/s，采用光纜或雙絞線作為傳輸介質(zhì)，兼容10Base-T 以太網(wǎng)； Gigabit 以太網(wǎng)擴(kuò)展的以太網(wǎng)協(xié)議，傳輸速率為1Gbit/s,采用光纜或

21、雙絞線作為傳輸介質(zhì)，基于當(dāng)前的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，兼容10Mbit/s以太網(wǎng)和100Mbit/s以太網(wǎng)的交換機(jī)和路由器設(shè)備； 10 Gigabit 以太網(wǎng)2002年6月發(fā)布，是一種速度更快的以太網(wǎng)技術(shù)。支持智能以太網(wǎng)服務(wù)，是未來(lái)廣域網(wǎng)（WANWide Area Network）和城域網(wǎng)（MANMetropolitan Area Network）的寬帶解決方案。,,工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)是普通以太網(wǎng)技術(shù)在控制網(wǎng)絡(luò)延伸的產(chǎn)物，前者源于后者但不同與前者。以太網(wǎng)技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，特別是它在Internet中廣泛應(yīng)用，使得它的技術(shù)更為成熟，并得到了廣大開(kāi)發(fā)商與用戶的認(rèn)同。因此無(wú)論從技術(shù)上還是產(chǎn)品價(jià)格上，以太網(wǎng)較之其他

22、類(lèi)型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)都具有明顯的優(yōu)勢(shì)。另為，隨著技術(shù)的發(fā)展，控制網(wǎng)絡(luò)與普通計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、Internet的聯(lián)系更為密切?？刂凭W(wǎng)絡(luò)技術(shù)需要考慮與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接的一致性，需要提高對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通信能力的要求，這些都是控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的開(kāi)發(fā)者與制造商把目光轉(zhuǎn)向以太網(wǎng)技術(shù)的重要原因。,工業(yè)以太網(wǎng)與傳統(tǒng)以太網(wǎng)絡(luò)的比較,,工業(yè)以太網(wǎng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造必須充分考慮并滿足工業(yè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的需要。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)工業(yè)以太網(wǎng)產(chǎn)品的要求包括： 工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的高溫、潮濕、空氣污濁以及腐蝕性氣體的存在，要求工業(yè)級(jí)的產(chǎn)品具有氣候環(huán)境適應(yīng)性，并要求耐腐蝕、防塵和防水。 工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的粉塵、易燃易爆和有毒性氣體的存在，需要采取防爆措施保證安全生產(chǎn)。 工

23、業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的振動(dòng)、電磁干擾大，工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)必須具有機(jī)械環(huán)境適應(yīng)性（如耐振動(dòng)、耐沖擊）、電磁環(huán)境適應(yīng)性或電磁兼容性（EMCElectro Magnetic Compatibility）等。 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)器件的供電，通常是采用柜內(nèi)低壓直流電源標(biāo)準(zhǔn)，大多的工業(yè)環(huán)境中控制柜內(nèi)所需電源為低壓24V直流。 采用標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌安裝，安裝方便，適用于工業(yè)環(huán)境安裝的要求。工業(yè)網(wǎng)絡(luò)器件要能方便地安裝在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制柜內(nèi)，并容易更換。,工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化中的關(guān)鍵問(wèn)題,1、通信實(shí)時(shí)性問(wèn)題 以太網(wǎng)采用的CSMA/CD的介質(zhì)訪問(wèn)控制方式，其本質(zhì)上是非實(shí)時(shí)的。平等競(jìng)爭(zhēng)的介質(zhì)訪問(wèn)控制方式不能滿足工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域?qū)νㄐ诺膶?shí)時(shí)性要求。

24、因此以太網(wǎng)一直被認(rèn)為不適合在底層工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中使用。需要有針對(duì)這一問(wèn)題的切實(shí)的解決方案。 2、對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性與可靠性的問(wèn)題 以太網(wǎng)是按辦公環(huán)境設(shè)計(jì)的，將它用于工業(yè)控制環(huán)境，其環(huán)境適應(yīng)能力、抗干擾能力等是許多從事自動(dòng)化的專(zhuān)業(yè)人士所特別關(guān)心的。在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)時(shí)要特別注重材質(zhì)、元器件的選擇。使產(chǎn)品在強(qiáng)度、溫度、濕度、振動(dòng)、干擾、輻射等環(huán)境參數(shù)方面滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的要求。還要考慮到在工業(yè)環(huán)境下的安裝要求，例如采用DIN導(dǎo)軌式安裝等。像RJ45一類(lèi)的連接器，在工業(yè)上應(yīng)用太易損壞，應(yīng)該采用帶鎖緊機(jī)構(gòu)的連接件，使設(shè)備具有更好抗振動(dòng)、抗疲勞能力,,3、總線供電 在控制網(wǎng)絡(luò)中，現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備的位置分散性使得它們對(duì)總線有提供

25、工作電源的要求?，F(xiàn)有的許多控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)都可以利用網(wǎng)線對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電。工業(yè)以太網(wǎng)目前沒(méi)有對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)供電做出規(guī)定。一種可能的方案是利用現(xiàn)有的5類(lèi)雙絞線中另一對(duì)空閑線對(duì)供電。一般在工業(yè)應(yīng)用環(huán)境下，要求采用直流1036V低壓供電。 4、本質(zhì)安全 工業(yè)以太網(wǎng)如果要用在一些易燃易爆的危險(xiǎn)工業(yè)場(chǎng)所，就必須考慮本安防爆問(wèn)題。這是在總線供電解決之后要進(jìn)一步解決的問(wèn)題。 在工業(yè)數(shù)據(jù)通信與控制網(wǎng)絡(luò)中，直接采用以太網(wǎng)作為控制網(wǎng)絡(luò)的通信技術(shù)只是工業(yè)以太網(wǎng)發(fā)展的一個(gè)方面，現(xiàn)有的許多現(xiàn)場(chǎng)總線控制網(wǎng)絡(luò)都提出了與以太網(wǎng)結(jié)合，用以太網(wǎng)作為現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)的高速網(wǎng)段，使控制網(wǎng)絡(luò)與Internet融為一體的解決方案。 在控制網(wǎng)絡(luò)中采用以

26、太網(wǎng)技術(shù)無(wú)疑有助于控制網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的融合，使控制網(wǎng)絡(luò)無(wú)需經(jīng)過(guò)網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換即可直接連至互聯(lián)網(wǎng)，使測(cè)控節(jié)點(diǎn)有條件成為互聯(lián)網(wǎng)上的一員。在控制器、PLC、測(cè)量變送器、執(zhí)行器、I/O卡等設(shè)備中嵌入以太網(wǎng)通訊接口，嵌入TCP/IP協(xié)議嵌入Web Server便可形成支持以太網(wǎng)、TCP/IP協(xié)議和Web服務(wù)器的Internet現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)。在應(yīng)用層協(xié)議尚未統(tǒng)一的環(huán)境下，借助IE等通用的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)視與控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，也是人們提出且正在實(shí)現(xiàn)的一個(gè)有效的解決方案。,工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn),Erhernet/IP IDA ProfiNET FF HSE,過(guò)程控制中的HSE/H1應(yīng)用系統(tǒng),異構(gòu)控制網(wǎng)絡(luò)互連,,,利用因特網(wǎng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程的實(shí)時(shí)與組抬是當(dāng)前控制領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。利用Web服務(wù)器（Internet Explorer,Netscape Navigator等），就能登錄，監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及報(bào)警信息。,