办公以太网和工业以太网的区别.ppt

IndustrialVSOfficeEthernet Contents 以太网历史一些统计数字结构化布线交换机的物理特性拓扑结构和冗余带宽组播因素VLANs虚拟局域网优先级区别服务故障设备的替换网络管理结论 Definition 只有一个以太网 什么是工业以太网 将以太网技术用于工业领域将以太网和TCP IP作为工业通讯技术和协议 History 1973 FirstEthernet XeroxPARC2 94Mb s1975 FirstUSpatent Xerox1980 Ethernetv1 Digital Intel Xerox10Mb s1982 Ethernetv2 Digital Intel Xerox1985 IEEE802 31989 ISOStandard880231990 10BaseT twistedpair 1994 10BaseF fibre 1995 100BaseT F100Mb s1997 FullDuplex1998 1000Mb s2005 PowerOverEthernet2006 10Gb s 40 100Gb s CommunicationTrendinIndustrialEnvironments FieldLevel ManagementLevel CorporateLevel ProcessMeasurementandControlLevel 工业通讯为什么选择以太网 以太网是开放的标准 以太网使网络的垂直集成成为可能 对比现场总线 以太网提供了更大的通讯带宽以满足多应用集成的需求主要的以现场总线为工业通信技术的制造商转而投奔各自基于标准以太网的工业 DeltaV Emerson Modbus TCP Modbus EtherNet IP ControlNetDeviceNet ProfiNet Profibus FFHSE FoundationFieldbus PowerLink CANOpen AspectsofIndustrialEthernet 工业以太网和商用以太网区别所在 Environment环境Operation运行Maintenance维护Management管理 一些统计数字 Source Datacom NetworkManagementSpecial Aroundtwothirdsofallfailuresarecausedbyfaultsinnetworkcomponents Investinginoperationalsafetypays Physical DataLink Network Transport Session Presentation Application 8 10 35 25 12 7 3 Applicationprograms Networkoperatingsystem Networkcomponents TotalCostofOwnershipofaNetworkover5years Source GartnerGroup 结构化布线 结构化布线的好处 简化设计产品可选择余地大兼容性好增加可靠性易于维护 结构化布线标准 ISO IEC11801 EN50173 ANSI TIA EIA568 B 术语 CD CampusDistributorBD BuildingDistributorFD FloorDistributorMD MachineDistributor new IntermediateDistributor ID TO TelecommunicationOutletCP ConsolidationPoint CablingStructureOffice Industry Officebuilding Primarycabling Secondarycabling Tertiarycabling Productionhall Layer1Layer2 Layer3 Layer4 CP PhysicalCablingStructure Office Industry 3or4layers FO 500 E9 10 125orG50 62 5 125 FO 500m E9 10 125orG50 62 5 125 CD BD FD TO CD BD FD MD FO 1500m E9 10 125G50 62 5 125 FO 500m E9 10 125G50 62 5 125 TP 90m 2 5m FOG50 62 5 125 TP 90m 2 5m FOG50 62 5 125 BuscableTPHCS POF Transmissionmedia FO 1500m E9 10 125G50 62 5 125 UsersRangeTP TO Machine CP Primary Secondary Tertiary ChoosingFiber 多模光纤还是单模光纤 多模光纤距离短不同的线径单模光纤距离远 ChoosingTwistedPair WhatisTwistedPairCable 双绞线缆采用绞和的方式以避免线缆之间的串扰非屏蔽双绞线半屏蔽双绞线全屏蔽双绞线Cat5e Cat6 单芯线 多芯线 OtherConsiderations 可能降低线缆性能甚至是破环线缆的原因Abrasion 磨损 Bending 弯曲 Impact 碰撞 Tension Stretching 拉伸 Crushing 挤压 Cutting 切断 Highorlowtemperature 高低温 Contactwithoil 油污 ExposuretoUVlight 暴露在紫外线照射下 Immersioninwater 浸水 连接器 Theissues灰尘 水振动双绞线 Industrialized RJ45M12光纤M12 MicroFX 自适应 自动交叉 自适应速度双工模式IEEE802 1x流量控制双方都自适应才能自适应自动交叉MDI MDI X自动校准发送和接受线对一般必须在自适应功能开启情况下使用 赫思曼交换机则可以单独开启 交换机的物理特性 PhysicalCharacteristics 没有 标准的 工业以太网交换机物理特性需与PLC保持一致网络设备不能成为最薄弱的环节 Certifications MarineSubstationTransportationATEXZone2 环境因素 安装方式 DINorRack 外形尺寸 固定式还是模块化 工作输入电压范围工作温度范围无风扇散热振动抗电磁干扰性能保护等级 IP20 IP67 电路板保护涂层 Comparison Physical Office Industrial 安装和连接 使用寿命 工作环境 专用网络机柜内连接标准的台式机 工作站 打印机等 现场安装 控制柜内或直接安装于自动化设备上 环境恶劣 某些场合甚至要求满足IP67防护等级 连接离散的控制设备和I O 几年或十几年 没有相应标准可遵循 风扇散热备件更换 3年电源 220VAC MTBF20年以上 基于MIL HDBK217F 有些甚至长达100年以上无风扇散热备件更换 10年冗余的电源 24 48VDC 110 220VAC等 良好 机房恒温 恒湿 无振动 冲击无重机械负载 无化学物质腐蚀较低的抗电磁干扰能力 普通或宽温 40 70 85 有具体的抗振动 抗冲击要求牢固的重机械负载设计 防某些化学物质腐蚀较强的抗电磁干扰能力 工业认证 EN60950FCCPart15ClassAEN55022 Cul508 1604Class1Div2IEC61850 3IEEE1613 KEMAEN50121 EN50155 ATEXZone1 2 可用性 产品可用性产品生命周期替代产品延续性 BeforeandAfter 拓扑结构和冗余 NetworkTopologies 总线型 NetworkTopologies 星型 NetworkTopologies 树型 NetworkTopologies 带有冗余结构的树形 Rapid SpanningTree 快速 生成树 优点标准化向下兼容 STP 可以组建混合型网络结构 NetworkTopologies 环型 改进的环形 环形不一定需要头尾顺序连接通过合理的设计以避免延时并提供冗余性 HIPERRing 优点配置简单恢复速度快恢复性能可靠一致降低线缆需求拓扑清晰 缺点非标准化但是 MRPMediaRedundancyProtocol 介质冗余协议 IEC62439 标准化的工业环网冗余协议 应用案例 地铁 Multicasting 多播通信 消息类型 Unicast 单播 目的地终端唯一Broadcast 广播 子网中的所有终端Multicast 组播 一组终端 为什么使用组播 可以在不增加发送源负担的条件下发送数据给多个接收方节省带宽资源实时性好 组播的应用场合 一般应用VideoConferencing 视频会议 VideoSurveillance 视频监控 SoftwareDistribution 软件分发如病毒库更新等 工业应用Producer Consumer 生产者 消费者 Publisher Subscriber 发布者 订阅者 Andtheissueis 以太网在设计之初不支持多播以太网将多播以广播看待意味着每台终端设备都将接收到多播数据因此要有个特殊技术可以处理多播数据 IGMPSnooping querier 赫思曼的二层交换机同时支持IGMPSnooping和Querier VLAN 虚拟局域网 PhysicalLAN VirtualLANs MultipleVLANsperSwitch 交叉VLAN 二层环境下实现更复杂的访问控制要求不是所有的二层交换机都支持该功能 赫思曼的所有二层交换机均支持该功能 VLANTypes VLANslayer1 基于端口 IEEE802 1Q VLANslayer2 基于MAC地址VLANslayer3 基于网络地址或协议 IEEE802 1v VLANslayer4 7 基于应用 future Prioritization 优先级区分 优先级 服务质量 ProgramUpdates Other 6 5 3 1 Control Voice ProgramUpdates Other Priority 故障设备替换 工业以太网 达到的目标 标准化的故障设备更换方法 故障设备的更换必须尽可能简单 快捷 维护人员需了解的设备知识越少越好 可选择的方法 Manualconfigurationusingaserialcable RS232 ManualconfigurationviatheEthernetportusingspecialprotocolsAutomaticconfigurationusingDHCPProprietaryMethods一种外部的可存储交换机配置信息和固件的硬件 可插拔外部存储设备 ACA21 USB 优点故障设备替换无需专业知识降低出错的风险 DHCPOption82 优点无需专业知识所需硬件开销较小开放的手段 SwitchwithOption82 Replacementdevice Option82Server 地址冲突检测 重复的IP地址摧毁现有的通讯在加入网络前必须确认IP地址分配 192 168 0 54 192 168 0 54 结论 每种方法都有优缺点 考虑的因素有 投入 配置的复杂性 故障设备替换是否方便 网络设计时必须考虑故障设备更换 网络管理 可网管vs非网管交换机 非网管交换机价格低维护简便即插即用没有安全性可网管交换机需要更复杂的网络配置提供了很多高级功能保证网络高可靠性故障查找方便 我们为什么需要网络管理 ISO网络管理分类 配置管理性能管理故障管理安全管理记账管理 配置管理 Redundancy 冗余 Portstatus 端口状态 Flowcontrol 流量控制 VLANsPrioritisation 优先级 服务质量 Clocksynchronisation SNTP PTP 时间同步 Configurationmanagement 功能配置 监控管理 Networkoverview 网络状态浏览 Localisingfaults 错误发现 Avoidingfaultsandbreakdowns 错误避免 SimpleNetworkManagementProtocol 简单网络管理协议 隶属于TCP IP协议家族可支持的设备有 Hubs 集线器 Switches 交换机 Routers 路由器 Servers 服务器 标准化的协议供应商普遍支持 历史 SNMPv1 1988Stop gapsolutionDuetobereplacedbyCommonManagementInformationProtocolSNMPv2a 1993Additionalcommands带有安全性SNMPv2c 1996和v2a类似 但没有安全性SNMPv3 2002带有安全性 网管通讯 管理者和管理代理 MIBManagementInformationBase 管理信息库 NMSNetworkManagementStation 网络管理站 SNMPSimpleNetworkManagementProtocol 简单网络管理协议 AGENT MIB Workstation AGENT MIB Router AGENT MIB Switch AGENT MIB Hub MIB AGENT MANAGER NMS SNMP 链路发