工业网络和数据通信课件3.2 工业以太网概述

工业网络与数据通信

IndustrialNetworksandDataCommunications第2节

工业以太网概述Section2IndustrialEthernet第3章

工业网络控制Chapter3:Industrialnetworkcontrol工业以太网与以太网

IndustrialEthernetandEthernet01什么是以太网？WhatisEthernet?以太网是一种计算机局域网技术。IEEE组织的IEEE802.3标准制定了以太网的技术标准，它规定了包括物理层的连线、电子信号和介质访问层协议的内容。EthernetisacomputerLANtechnology.TheIEEE802.3standardsetsthetechnicalstandardsforEthernet,whichincludesthephysicallayerofwiring,electronicsignals,anddielectricaccesslayerprotocols.什么是工业以太网？WhatisIndustrialEthernet?工业以太网是基于IEEE802.3(Ethernet)的强大的区域和单元网络。工业以太网，提供了一个无缝集成到新的多媒体世界的途径。

IndustrialEthernetisapowerfulareaandunitnetworkbasedonIEEE802.3(Ethernet).IndustrialEthernetprovidesawaytoseamlesslyintegrateintothenewmultimediaworld.工业以太网与以太网的关系工业以太网源于以太网而又不同于普通以太网。●互联网及普通计算机网络采用的以太网技术原本并不适应控制网络和工业环境的应用需要，通过对普通以太网技术进行通信实时性改进，工业应用环境应用性的改造，并添加了一些控制应用功能后，形成工业以太网技术主体。IndustrialEthernetisderivedfromEthernetandisdifferentfromordinaryEthernet.●InternetandordinarycomputernetworkusingEthernettechnologyoriginallydoesnotadapttothecontrolnetworkandindustrialenvironmentapplicationneeds,throughtheordinaryEthernettechnologyforreal-timecommunicationimprovement,industrialapplicationenvironmentapplicationtransformation,andaddsomecontrolapplicationfunctions,theformationofindustrialEthernettechnologymainbody.什么是现场总线？Whatisafieldbus?它分为H1和H2两级总线。H1采用符合IEC61158－2标准的现场总线物理层；H2则采用高速以太网为其物理层。ItisdividedintoH1andH2buses.H1adoptsthephysicallayerofthefieldbusthatcomplieswithIEC61158-2standards.H2useshigh-speedEthernetforitsphysicallayer.工业以太网与以太网的关系工业以太网源于以太网而又不同于普通以太网。●互联网及普通计算机网络采用的以太网技术原本并不适应控制网络和工业环境的应用需要，通过对普通以太网技术进行通信实时性改进，工业应用环境应用性的改造，并添加了一些控制应用功能后，形成工业以太网技术主体。IndustrialEthernetisderivedfromEthernetandisdifferentfromordinaryEthernet.●InternetandordinarycomputernetworkusingEthernettechnologyoriginallydoesnotadapttothecontrolnetworkandindustrialenvironmentapplicationneeds,throughtheordinaryEthernettechnologyforreal-timecommunicationimprovement,industrialapplicationenvironmentapplicationtransformation,andaddsomecontrolapplicationfunctions,theformationofindustrialEthernettechnologymainbody.工业以太网与以太网的关系●工业以太网要在继承和部分继承以太网原有核心技术的基础上，应对适应工业环境性、通信实时性、时间发布、各节点间的时间同步、网络的功能安全与信息安全等问题，提出相应的解决方案，并添加控制应用功能，还要针对某些特殊的工业应用场合提出的网络供电、本安防爆等要求给出解决方案。●OnthebasisofinheritingandpartiallyinheritingtheoriginalcoretechnologyofEthernet,industrialEthernetshoulddealwiththeproblemsofadaptingtoindustrialenvironment,real-timecommunication,timerelease,timesynchronizationbetweennodes,networkfunctionsecurityandinformationsecurity,andputforwardthecorrespondingsolutions,andaddthecontrolapplicationfunction.Butalsoforsomespecialindustrialapplicationsputforwardthenetworkpowersupply,safetyandexplosion-proofrequirementstogivesolutions.工业以太网与以太网的核心技术●以太网和互联网原有的核心技术是工业以太网的重要基础，而对以太网实行环境适应性、通信实时性等相关改造、扩展的部分，成为工业以太网的特色技术。●TheoriginalcoretechnologyofEthernetandInternetistheimportantfoundationofindustrialEthernet,andtheimplementationofenvironmentaladaptability,real-timecommunicationandotherrelatedtransformation,expansionofEthernet,becomethecharacteristictechnologyofindustrialEthernet.工业以太网与以太网的核心技术●目前工业以太网的代表技术有：FF中高速网段HSE，PROFIBUS的上层网段PROFINET，therNet/IP和Modbus/TCP。●Atpresent,therepresentativetechnologiesofindustrialEthernetare:FFhigh-speednetworksegmentHSE,PROFIBUSuppernetworksegmentPROFINET,therNet/IPandModbus/TCP.工业以太网与以太网的核心技术●在控制器、PLC测量变送器、执行器、I/O卡等设备中嵌入以太网通信接口，嵌入TCP/IP协议，嵌入WebServer便可形成支持以太网、TCP/IP协议和Web服务器的Internet现场节点。借助IE等通用的网络浏览器实现对生产现场的监视与控制，进而实现远程监控，也是工业以太网的一个有效解决方案。●Inthecontroller,PLCmeasuringtransmitter,actuator,I/OcardandotherdevicesembeddedintheEthernetcommunicationinterface,embeddedTCP/IPprotocol,embeddedWebServercanformsupportEthernet,TCP/IPprotocolandWebserverInternetfieldnode.ItisalsoaneffectivesolutionofindustrialEthernettomonitorandcontroltheproductionsitewiththehelpofInternetExplorerandotheruniversalwebbrowsers,soastorealizeremotemonitoring.工业以太网与以太网的核心技术●以太网的物理层与数据链路层采用IEEE802.3的规范，网络层和传输层采用TCP/IP协议组，应用层采用简单邮件传送协议SMTP、简单网络管理协议SNMP、域名服务DNS、文件传输协议FTP、超文本链接HTTP等应用协议。这些是以太网已有的核心和生命力所在。●ThephysicallayeranddatalinklayerofEthernetuseIEEE802.3specifications,thenetworklayerandtransportlayeruseTCP/IPprotocolgroup,theapplicationlayerusesSMTP,simplenetworkmanagementprotocolSNMP,DNS,filetransferprotocolFTP,hypertextlinkHTTPandotherapplicationprotocols.ThesearetheexistingcoreandlifeofEthernet.应用层表示层会话层传输层物理层数据链路层网络层OSI参考模型应用协议以太网物理层IP以太网MACTCP/UDP工业以太网的特色技术

CharacteristictechnologyofindustrialEthernet02(1)应对环境适应性的特色技术工业以太网应对环境适应性的改造措施，很重要的一方面是打造工业级产品。针对工业应用环境需要、具有相应防护等级的产品称之为工业级的产品，防护级工业产品是工业以太网特色技术之一，这也是工业级产品在设计之初要注重材质、元器件工作温度范围的选择。IndustrialEthernettocopewiththeadaptationofenvironmentalmeasures,animportantaspectistobuildindustrialproducts.Accordingtotheneedsofindustrialapplicationenvironment,theproductswithcorrespondingprotectionlevelarecalledindustrialgradeproducts.ProtectiongradeindustrialproductsareoneofthecharacteristictechnologiesofindustrialEthernet,whichisalsothechoiceofmaterialandworkingtemperaturerangeofcomponentsshouldbepaidattentiontoatthebeginningofthedesignofindustrialgradeproducts.(3)实时以太网实时以太网是在应对工业控制中通信实时性、确定性从而提出的根本解决方案，自然属于工业以太网的特色和核心技术。站在控制网络的角度看，工作在现场控制层的实时以太网，实际上属于现场总线的一个新类型。EtherNet/IP，PROFINET,P-Net,Interbus,VNET/IP,TCnet,EtherCAT,EtherNetPowerlink,EPA（EthernetforProcessAutomation）,Modbus-RTPS,SERCOS-Ⅲ。Real-timeEthernetisafundamentalsolutiontodealwiththereal-timeanddeterministiccommunicationinindustrialcontrol,whichnaturallybelongstothecharacteristicsandcoretechnologyofindustrialEthernet.Fromthepointofviewofcontrolnetwork,real-timeEthernetworkinginfieldcontrollayeractuallybelongstoanewtypeoffie