工业以太网传输平台(全版).ppt

2010 09 26 王卫军主任高级工程师 工业以太网传输平台原理及应用 2010 09 26 2010 09 26 一 工业以太网基本概念 2010 09 26 以太网是一种应用最为广泛的局域网 它包括标准以太网 10Mbps 快速以太网 100Mbps 千兆以太网 1000Mbps 以及10G以太网 快速以太网是一种拥有100Mbps带宽 基于载波侦听多路访问和冲突的检测技术 它主要分以下三个子类 100BASE TX100BASE FX100BASE T4 目前在我国煤矿井下搭建的工业以太网传输平台主要为快速以太网和千兆以太网 交换机性能排名 赫斯曼 莫杉 西门子1 什么是以太网 2 什么是快速以太网 2010 09 26 什么是100BASE TX 一种使用5类数据级无屏蔽双绞线或屏蔽双绞线的快速以太网技术 其中 100BASE TX100BASE TX以太网技术的特点 使用两对双绞线 一对发送数据 一对接收数据 使用RJ 45连接器 传输信号频率 125MHz 最大网段长度 100米 支持全双工数据传输 传输速度 100Mbps 表示基带 表示 双绞线 2010 09 26 3 使用MIC FDDI ST或SC连接器 一种使用光缆 带宽为100Mbps的快速以太网技术 什么是100BASE FX 100BASE FX以太网技术的特点 1 可使用 62 5和125um 单模和多模光纤 2 多模光纤的最大连接距离为550米 单模光纤的最大连接距离为3000米 4 信号频率为125MHz 5 最大网段长度与所使用的光纤类型和工作模式有关 可为 150m 412m 2000m或更长至10公里 6 支持全双工的数据传输 特别适合有电气干扰的环境 较大距离的连接 高保密环境等情况使用 表示 光纤 2010 09 26 3 信号频率为25MHz 一种使用3 4 5类无屏蔽双绞线或屏蔽双绞线的快速以太网技术 什么是100BASE T4 100BASE T4以太网技术的特点 1 使用4对双绞线 3对用于传送数据 1对用于检测冲突信号 2 传输中使用8B 6T编码方式 4 符合EIA586结构化布线标准 6 最大网段长度 100米 5 使用与10BASE T相同的RJ 45连接器 表示 具有四对电话双绞线 2010 09 26 什么是千兆以太网 能提供1000Mbps数据带宽 灵活处理新应用和新数据类型 采用与10M 100M以太网相同的帧格式 帧结构 网络协议 全 半双工工作方式 流控模式以及布线系统 不改变传统以太网的桌面应用 操作系统 升级到千兆网无需改变网络的应用程序 网管部件和网络操作系统 能与10M 100M以太网很好地配合工作 目前主要有1000BASE SX 1000BASE LX 1000BASE CX三种技术版本 2010 09 26 千兆以太网的主要技术特点 1000BASE SX千兆网 只支持直径62 5um或50um的多模光纤 工作波长为770 860nm 传输距离为220 550m 采用低成本短波的CD 光盘激光器 发送器或VCSEL 垂直腔体表面发光激光器 发送器 1000BASE LX千兆网 支持多模 单模两种光纤 使用相对昂贵的长波激光器 多模光纤直径 62 5um或50um 工作波长 1270 1355nm 传输距离 550m 单模光纤直径 9um或10um 工作波长 1270 1355nm 传输距离约5km 1000BASE CX千兆网 采用150欧屏蔽双绞线 STP 配线间 使用短跳线电缆连接服务器和高速外围设备 传输距离 25m 2010 09 26 以工业以太环网为传输平台的煤矿综合自动化系统 2010 09 26 二 工业以太网传输平台关键设备 网络交换机 2010 09 26 矿用网络交换机的定义及作用 定义 用以连接井下工业以太网的本安终端设备 2 作用 完成各终端设备相互间的数据传输 工作时通过光纤收发器接收地面中心站下发的数据 并负责对数据进行优化解环处理和将数据传送到更远的其它交换机或者中心站 2010 09 26 由100M或1000M矿用网络交换机组成的井下工业以太环网 2010 09 26 地面中心站主交换机在系统中的连接示意图 2010 09 26 1 型号 KJJ1032 带宽 100M 3 系统存贮转发速率 148810pps 脉冲数 秒 4 拓扑结构 自愈环网 点对点链接 5 延时 小于5ms 6 冗余时间 300ms 7 功耗 小于5W 8 接口配置 3对光纤接口 6个以太网电口 6个备用口 9 提供远距离2M口传输技术 10 适用于煤矿井下I类电气场所潮和密封符合IP54标准的要求 矿用本安交换机的技术特点 2010 09 26 KJJ103矿用本安交换机主要技术指标 1 端口 a 电气端口 RJ 45带屏蔽6个自适应10 100Base TX 10 100表示带宽 Base表示基带传输 TX表示采用两根双绞线的自适应全双工 半双工 b 光纤端口 即fc连接器 2对100Mbit s 1Mbit s表示每秒传输105字节 c RS485端口 4个 每路可接远距离分站 4台 d LED指示灯 分备用电源指示 通讯指示 电口指示 运行指示 光口指示 2 光口参数 a 波长 单模 1310nm 多模 850nm b 发送光功率 单模 13dbm 分贝毫瓦 多模 20dbm c 收灵敏度 单模 25dbm 多模 35dbm 3 电性能参数a 交换机 3 3V 2400mA额定 3 3V 1200mAb 2M口主板 5V 1500mA额定 5V 300mA 2010 09 26 KJJ103矿用本安交换机显示窗口图示 2010 09 26 KJJ103矿用本安交换机显示窗口注释 交换机面板左侧的指示灯图 交换机面板右侧的指示灯图 2010 09 26 KJJ103矿用本安交换机工作原理图 2010 09 26 交换机及外围设备联接框图 2010 09 26 交换机内的电路板布局 以太网转485通讯板 2010 09 26 本安电源板3 6V 5V转换设置点 3 6V 5V转换设置 3 6V 5V电源板 2010 09 26 交换机主要供电参数 交换机主板工作电压 DC3 6 3 42 3 52 V最大工作电流 1 5A交换机备用主板工作电压 DC3 6 3 42 3 52 V最大工作电流 1 5A485通讯板 2M口板 工作电压 DC5 0V 5 0 5 1V 最大工作电流 300mA 2010 09 26 交换机电源航空插头进线颜色注释 2010 09 26 网线的做法 1 平行线 一端为 白橙 橙 白绿 兰 白兰 绿 白棕 棕 另一端为 白绿 绿 白橙 兰 白兰 橙 白棕 棕 平整面朝上 两端均为 白橙 橙 白绿 兰 白兰 绿 白棕 棕 2 交叉线 2010 09 26 三 KJJ103矿用网络交换机在工业以太环网中的连接 2010 09 26 交换机在以太网中链接的原理框图 2010 09 26 KJJ103交换机电口和光口示意图 交换机的进出线喇叭口 电口 光口 电口 本安电源 2010 09 26 交换机主板 老 局端交换机开关 接下一台交换机光口 接上一台交换机光口 IP模块 2010 09 26 交换机主板图 新 远程分枝光口 复位安键 黄灯亮电源 绿灯亮运行 RJ 45连接器 2010 09 26 系统各设备连接图 2010 09 26 交换机与地面监控主机的连接 平行线 连接正常后 交换机电口3通讯指示灯闪烁 电口3电源指示灯常亮 电脑网卡灯闪烁 2010 09 26 交换机与内部加有2M口通讯板的近距离分站连接 内部加有宽带2M口板的近距离分站 连接正常后 交换机电口3的通讯指示灯应点亮 2010 09 26 交叉线 交换机与交换机之间用网线的连接 第二台交换机 第一台交换机 连接正常后 两台交换机电口3的电源指示灯和通讯指示灯都将常点亮 亮 2010 09 26 平行线 交换机主板 交换机2M口通讯板 分站主通讯端口 交换机上的2M口通讯板与交换机主板及远距离分站的连接 平行线 监控主机 备注 2 每个电口挂接的分站数量最好 4台以保证通讯快捷 1 连接正常后 交换机的电口3通讯指示灯亮 2010 09 26 交换机内的2M口通讯板与远距离分站的连接 电缆通讯线 通讯指示灯D1 D16 通讯指示灯D1 D16 通讯指示灯D1 D16 通讯指示灯D1 D16 2010 09 26 交换机2M口板上的通讯指示灯 D1 D16 注释 以太网模块发送指示 以太网模块发送指示 单片机接收状态指示 以太网模块接收指示 D2 6 10 12为以太网模块发送状态指示灯 闪烁表示正常 D3 7 13 15为单片机回发状态指示灯 闪烁表示回发正常 以太网模块发送指示 以太网模块发送指示 以太网模块接收指示 以太网模块接收指示 以太网模块接收指示 单片机回发状态指示 单片机回发状态指示 单片机回发状态指示 单片机回发状态指示 单片机接收状态指示 单片机接收状态指示 单片机接收状态指示 2010 09 26 交换机接线图 2010 09 26 用交换机在井下形成光纤冗余环网 A B C 2010 09 26 1 环网中的A B C三台交换机必须设置一台为局端 A台交换机 B台交换机 C台交换机 交换机在井下环网中的实物连接 2 交换机上的光口指示灯用于指示光纤的连接状态 该灯常亮 表示运行正常 注 2010 09 26 作为远端设备 即从站 时 需将主板上红色拨码开关的键1上拨 键2下拨 KIEN600型交换机的局端和远端设置 作为局端设备 即主站 时 需将主板上红色拨码开关的1 2键全部往下拨 KIEN6000型交换机工作时指示灯示意图 2010 09 26 OMATE600型交换机的局端与远端设置 作为局端 即主站 使用时 需将主板上红色拨码开关的1 2键全部往下拨 作为远端设备 即从站 使用时 将主板上红色拨码开关的1 2键全部置中 0MATE6000型交换机工作时指示灯示意图 2010 09 26 SICOM3009型交换机局端与远端设置 此类交换机主板上无局端和远端设置开关 组建环网时需通过地面监控主机进入WEB网页进行主 从站设置 包括环网端口 SICOM3009型交换机工作时指示灯示意图 2010 09 26 在每一个环形网络中只允许有一个主站 即局端 而且被设为局端 即主站 的交换机的状态 可以通过WEB里如下图所示的端口状态选项进行查询 但切记只能查询被设为局端的交换机 光纤环网连接时的注意事项 2010 09 26 四 在中心站主机上设置地面交换机的IP模块 2010 09 26 C2000设置程序的使用 启动C2000设置程序 点击搜索菜单 得到所有网络连接设备 1 点击搜索菜单 在界面上显示所有网络连接设备 2010 09 26 2 双击对应模块 进入模块设置 3 输入转换器安装地点 方便工程安装维护 2010 09 26 4 设置本地网络参数 5 设置串口参数 点击C2000网络参数 瓦斯监控系统设置方法图解 人员定位系统设置方法图解 瓦斯监控系统如此设置 瓦斯监控系统须如此设置 人员定位系统须如此设置 人员定位系统如此设置 修改完毕后点击 确定 并等到 参数设置成功 提示显示 修改才表示成功 否则须重新设置 详见上图 点击 修改完毕后点击 确定 并等到 参数设置成功 提示显示 修改才表示成功 否则须重新设置 详见上图 2010 09 26 WEB网页管理功能的使用 2010 09 26 工作中 井下工业以太网中的任意一台交换机其ip地址 网关地址 端口使用情况 电源使用情况等 都可以通过WEB网页进行查询 了解 注2 网关即Gateway 又称为网间连接器 协议转换器 是一个网络连接到另一个网络的 关口 一个网络通向其他网络的IP地址 注1 由于OMATE交换机 KIEN6000交换机及SICOM交换机的WEB网页管理方法都基本相似 所以在这里仅介绍OMATE交换机 2010 09 26 1 交换机状态查询 OMATE6000型 首先打开IE浏览器 选择一台想要查询的交换机 并在下图所示的地址栏内输入该交换机的IP地址 如192 168 1 233 得到以下对话框 点击 然后在下图所示的对应栏中输入用户名 admin 密码 admin 点击 确定 进入设置界面 即管理界面 点击此对话框右侧八个功能选项中的 端口状态 弹出端口状态界面 点击 在此界面中可查询到该交换机环网光口即端口8和端口9 分支光口端口1的连接状态 如为 断开 则表示未连接设备 在环网中 如端口8和端口9为 断开 则说明光纤已中断 此时局端交换机中的环网告警灯应点亮 正常时为灭 通过此界面还可查询其他端口的连接状态 主站设置情况和使用电源情况 主站设置情况 使用电源情况 2010 09 26 1 交换机端口设置 OMATE6000型 2 端口计数 OMATE6000型 在端口记数界面 网管人员可随时观察该交换机各个端口数据包的接收和发送情况 以判断该交换机的运行是否正常 2010 09 26 3 IP地址设置 OMATE6000型 首先点击打开WEB管理界面左侧 其它 选项中的 IP设置 图标得到下图 然后依照图内提示和标注进行设置或更改 设置完成点击 提交 按钮 并重启交换机 设置方生效 注 1 凡更改过IP地址的交换机 更改完毕之后必须对其子网掩码和默认网关做相应配置 2 设置或更改过IP地址后必须重启交换机才能生效 2010 09 26 4 SNMP网络管理设置 OMATE6000型 设置的目的 以保证系统在监控主机上能以图表的方式显示Cisco路由器 交换机的带宽使用情况 以图形的方式显示网络错误 按端口和数据流向等进行分类 当交换机某端口出现异常时能及时发送警告信息 设置方法 1 击打开 其它 选项中的 SNMP 图标进入SNMP功能设置界面 点击 2 在服务器IP地址栏填写装有管理软件的地面监控主机的IP地址 3 在界面中的报警的端口栏 选勾上需要报警的端口 然后点击 提交 点击 2010 09 26 五 常见故障处理 2010 09 26 1 交换机不启动 故障原因1 供电电源问题 解决办法 查看机箱里是否有5V电源输入 无输入电源更换电源箱5V电源板 查看5V 3 3V电源板上是否有3 3V电压输出 无输出则更换转换板 故障原因2 供电电源正常 则交换机主板故障 解决办法 更换交换机主板 2010 09 26 2 接上网线后 PING不通 故障原因 网线做错 解决办法 用测试仪检查网线是否正确 3 光口指示灯不亮 故障原因 光纤头插接不对 解决办法 交换光纤头插接 2010 09 26 4 光纤连接不正常 故障原因 光纤有抽芯 解决办法 用光纤检测设备 ODDR 检测光纤坏掉之处 重新熔接光纤 故障原因 网络中没有设置局端或者设置了多个局端 5 形成环网后丢包严重 2010 09 26 6 环网无法形成 故障原因 没有设置环网功能 没有设置局端 设置了多个局端 物理光缆断开 解决办法 指定一台交换机 将其主板设置为局端形式 如果是KIEN6000交换机 不设置跳线就不可能连接电口2和电口3 即靠近光口的上下两个口 如为OMATE6000交换机 则需检查是否将环网的光纤连接到了交换机的分支光口1上 正确的环网光口应连接到端口8和端口9上 20