7+工业以太网.ppt

工业以太网 以太网 EtherNet 工业以太网是指利用以太网的数据传输技术实现工业环境下测量和控制功能的网络技术 现场总线技术 工业以太网大量使用信息网络技术 具有技术成熟 软件硬件资源丰富 性能价格比高等明显的优势 更有利与实现控制网络与信息网络的互连 工业以太网的特色技术 1环境适应性问题 温度 震动 粉尘 潮湿 2通信非确定性问题 时间非确定性问题 3实时性问题 与2相同 4网络供电问题5本质安全问题 防电磁干扰 防腐 防雨 防雷 防爆 提高实时性的措施 1利用以太网的高通信速率 在通信流量不变时 网络带宽越宽 通信速率越高 信息冲突的概论越小 2控制网络负荷 减少数据传输量 在通信速率不变时 通信流量越小 冲突概论越小 续 3采用全双工传输 全双工 每个信道都是单向传输 输入输出相互不影响 也相当与减小通信流量 4采用交换式以太网 减少仲裁环节树形网络采用交换机连接 实质上每个连接线段都是点对点的连接 不需要仲裁 物理连接 以太网采用基带传输 有10M100M1000M10M网络连接类型 10Base5直径为10mm50欧姆同轴电缆连接最长500m10Base2直径为5mm50欧姆同轴电缆连接最长200m10BaseTRJ 45连接器3 4 5类非屏蔽双绞线连接最长100m最多4级集线器 最长500米10BaseF光缆连接62 5 125多模光纤 传输距离2000米 RJ 45连接示意图 以太网的网络层波形 以太网的数据传输采用全双工的线路结构 采用曼彻斯特编码 或差分曼彻斯特编码 网线分类 l类UTP 主要用于电话连接 通常不用于数据传输 2类UTP 2类线的最高带宽为1MHz 通常用在程控交换机和告警系统 ISDN和T1 E1数据传输也可以采用2类电缆 3类UTP 3类UTP的阻抗为100欧姆 最高带宽为16MHz 又称为声音级电缆 适合于10Mbps双绞线以太网和4Mbps令牌环网的安装 4类UTP 最大带宽为20MHz 其它特性与3类UTP完全一样 能更稳定的运行16Mbps令牌环网 5类UTP 带宽为100MHz 又称为数据级电缆 能够运行100Mbps以太网和FDDI 5类UTP的阻抗为100欧姆 6类UTP 最大带宽可以达到1000MHz 是一种新型的电缆 适用于低成本的高速以太网的骨干线路 帧结构 以太网 RFC894 帧结构由7部分构成 IEEE802 3以太网 RFC1024 帧结构由7部分组成 1997年修订当两字节的值小于0 x0600 1536D 时为字节长度 大于0 x0600时表示传输的协议类型 1帧的最小长度8 14 46 4 72字节最长1526字节CRC采用标准CRC32格式 帧封装过程 TCP IP封装的工业控制数据包 地址功能码数据校验码 将现场总线的数据帧利用以太网传输 TCP IP协议发送非实时数据 数据包大小不定 发送时间不定 有应答 可靠性高 数据包大实时性差 UDP IP发送实时数据 数据包短 需要定时或周期通信 实时性强 无应答可靠性差 TCP IP协议组 SMTP简单邮件传输协议DNS域名服务SNMP简单网络管理协议SNTP简单网络定时协议FTP文件传输协议 IP数据报格式 IP数据报头20 60字节 版本号IPV40100B长度0 15IPV6地址长度128位16字节 最大数据包65536个字节 包括数据报头 IP地址 A类B类C类D类E类 0 网络标识7位 10 网络标识14位 主机标识16位 110 网络标识21位 主机标识8位 0 主机标识24位主机数224 1110 多点广播地址28位 11110 网络标识21位 原来IP地址 网络号 主机号改进IP地址 网络号 子网号 主机号A类网络默认子网掩码255 0 0 0B类网络默认子网掩码255 255 0 0C类网络默认子网掩码255 255 255 0 用户数据报协议 UDP数据报头 64位源端口地址16位目的地址16位数据报长度16位校验和16位数据区最大1500 8字节 0151631 TCP报文头格式 01631 顺序编号 数据在原数据流中的位置确认编号 正确接收的顺序号 只有在控制域ACK 1才有效 报头长度 0 15最多15 4 60字节标志位 1URG 1紧急指针有效2ACK 1确认编号有效3PSH 1通知发送者需要更高的速率4RST 1发送混乱 序号复位 5SYN 1顺序编号同步 表示连接请求 连接确认 ACK 1 确认响应 ACK 1 6FIN 1终止连接终止请求终止确认 SNMP SNMP SimplNetworkManagementProtlcol 属于用于层 最初只作为短期的过渡性解决方案 由于简单和低资源消耗被保留 SNMP为设备定义了清晰的客户 服务关系 管理者通过SNMP向被管理的设备写入数据 或读取数据 Agent 代理 代理的所有数据信息都存放在管理信息库MIB ManagementInformationBase 中 简单网络管理协议SNMP SNMP是建立在UDP基础上的简单请求 响应协议 有5种报文1GetRequest获得请求2GetNextRequest获得下一个请求3SetRequest设置请求4GetReponse获得响应5Trap圈套陷阱与中断响应相似 命令使用 GetRequestGetNextRequestSetRequest都是管理器发出报文 代理通过GetReponse作出响应 丢包的问题由管理器应用程序通过超时和重试的方式进行处理 Trap圈套陷阱当代理发送一个TRAP给管理器时 管理器会马上作出响应 当