什么是工业以太网？

　　简介

　　工业以太网是基于IEEE 802.3 (Ethernet)的强大的区域和单元网络。利用工业以太网，SIMATIC NET 提供了一个无缝集成到新的多媒体世界的途径。

　　企业内部互联网(Intranet)，外部互联网(Extranet)，以及国际互联网(Internet) 提供的广泛应用不但已经进入今天的办公室领域，而且还可以应用于生产和过程自动化。继10M波特率以太网成功运行之后，具有交换功能，全双工和自适应的100M波特率快速以太网(Fast Ethernet，符合IEEE 802.3u 的标准)也已成功运行多年。采用何种性能的以太网取决于用户的需要。通用的兼容性允许用户无缝升级到新技术。

　　为用户带来的利益

　　市场占有率高达80%，以太网毫无疑问是当今LAN(局域网)领域中首屈一指的网络。以太网优越的性能，为您的应用带来巨大的利益：

　　·通过简单的连接方式快速装配。
　　·通过不断的开发提供了持续的兼容性，因而保证了投资的安全。
　　·通过交换技术提供实际上没有限制的通讯性能。
　　·各种各样联网应用，例如办公室环境和生产应用环境的联网。
　　·通过接入WA N(广域网)可实现公司之间的通讯，例如，ISDN 或Internet 的接入。
　　·SIMATIC NET基于经过现场应用验证的技术,SIMATIC NET已供应多于400,000个节点，遍布世界各地，用于严酷的工业环境，包括有高强度电磁干扰的区域。

　　工业以太网络的构成

　　一个典型的工业以太网络环境，有以下三类网络器件：

　　网络部件

　　连接部件：

　　FC 快速连接插座

　　ELS(工业以太网电气交换机)

　　ESM(工业以太网电气交换机)

　　SM(工业以太网光纤交换机)

　　MC TP11(工业以太网光纤电气转换模块)

　　通信介质：普通双绞线，工业屏蔽双绞线和光纤

　　SIMATIC PLC控制器上的工业以太网通讯外理器。用于将SIMATIC PLC连接到工业以太网。

　　PG/PC 上的工业以太网通讯外理器。用于将PG/PC连接到工业以太网。

　　工业以太网重要性能

　　为了应用于严酷的工业环境，确保工业应用的安全可靠，SIMATIC NET 为以太网技术补充了不少重要的性能：

　　·工业以太网技术上与IEEE802.3/802.3u兼容，使用ISO和TCP/IP 通讯协议
　　·10/100M 自适应传输速率
　　·冗余24VDC 供电
　　·简单的机柜导轨安装
　　·方便的构成星型、线型和环型拓扑结构
　　·高速冗余的安全网络，最大网络重构时间为0.3 秒
　　·用于严酷环境的网络元件，通过EMC 测试
　　·通过带有RJ45 技术、工业级的Sub-D 连接技术和安装专用屏蔽电缆的Fast Connect连接技术，确保现场电缆安装工作的快速进行
　　·简单高效的信号装置不断地监视网络元件
　　·符合SNMP(简单的网络管理协议)
　　·可使用基于web 的网络管理
　　·使用VB/VC 或组态软件即可监控管理网络

　　当今时代，网络就是控制的理念已经越来越被用户所接受，传统的基于RS485，CAN等总线的各种集散控制系统，由于其固有的缺陷，正在被基于TCP/IP协议的工业太网所取代，工业以太网总线和我们现在使用的局域网是一致的，它采用统一的TCP/IP协议，避免的不同协议间通讯不了的困扰，它可以直接和局域网的计算机互连而不要额外的硬件设备，它方便数据在局域网的共享，它可以用IE浏览器访问终端数据，而不要专门的软件，它可以和现有的基于局域网的ERP数据库管理系统实现无缝连接，它特别适合远程控制，配合电话交换网和GSM，GPRS无线电话网实现远程数据采集，它采用统一的网线，减少了布线成本和难度，避免多种总线并存。工业以太网总线正因为有诸多的优点，在国内外逐步得到了迅速的普及，现在已经有大量的配套产品在使用中。如工业以太网HUB，工业以太网防火墙产，工业以太网关，以太网转RS232/RS485设备，以太网A/D模块，以太网D/A模块，以太网AI模块，以太网AO模块，以太网DI模块，以太网DO模块及复合功能模块。

　　几年前，当现场总线大战硝烟正浓时，传统上用于办公室和商业的以太网却悄悄地进入了控制领域。近来以太网更是走向前台，发展迅速，颇引人注目。究其原因，是由于工业自动化系统正向分布化、智能化的实时控制方面发展，其中，通信已成为关键，用户对统一的通信协议和网络的要求日益迫切。另一方面，Intranet/Internet等信息技术的飞速发展，要求企业从现场控制层到管理层能实现全面的无缝信息集成，并提供一个开放的基础构架，但目前的现场总线尚不能满足这些要求。应该说，现场总线的出现确实给工业自动化带来一场深层次的革命，但多种现场总线互不兼容，不同公司的控制器之间不能相互实现高速的实时数据传输，信息网络存在协议上的鸿沟导致出现“自动化孤岛”等，促使人们开始寻求新的出路，并关注到以太网。以太网有以下优点：
　　(1)具有相当高的数据传输速率(目前已达到100Mb/s)，能提供足够的带宽；
　　(2)由于具有相同的通信协议，Ethernet和TCP/IP很容易集成到IT(信息技术)世界；
　　(3)能在同一总线上运行不同的传输协议，从而能建立企业的公共网络平台或基础构架；
　　(4)在整个网络中，运用了交互式和开放的数据存取技术；
　　(5)沿用多年，已为众多的技术人员所熟悉，市场上能提供广泛的设置、维护和诊断工具，成为事实上的统一标准；
　　(6)允许使用不同的物理介质和构成不同的拓扑结构。

　　至于以太网存在的不确定性和实时性能欠佳的问题，已由于智能集线器的使用、主动切换功能的实现、优先权的引入以及双工的布线等，基本上得到了解决。通过提高数据传输速率，仔细地选择网络的拓扑结构及限制网络负载等，可将发生数据冲突的概率降到最低。此外，如Hirschmann公司已开发出一系列加固的、适合用于工业环境的密封和抗振动的以太网器件，如导轨式收发器、集线器、切换器、连接件等；Woodhead Connectivity公司推出保护等级为IP67的RJ-45连接器件。凡此种种，给以太网进入实时控制领域创造了条件。正因为如此，ARC(Automation Research Company)预测今后Ethernet和TCP/IP将成为器件总线和现场总线的基础协议。VDC (Venture Development Corp.)在1999年3月19日发布的调查报告中预测，在工业控制应用领域，以太网的世界市场份额将由1998年的8.4%跃升为2003年的22%，是各种总线中升幅最大的。

　　目前世界上已有一些国际组织从事推动以太网进入控制领域的工作，如IEEE(美国电气和电子工程师协会)正在着手制订现场总线和以太网通信的新标准。该标准将使网络能看到“对象”。IAONO(工业自动化开放网络联盟)最近与ODVA和IDA集团就共同推进Ethernet和TCP/IP达成共识。ODVA(DeviceNet供应商协会)于2000年3月17日发布了一个为在工厂基层使用以太网服务的工业标准。FF(现场总线基金会)于2000年3月29日公布了高速以太网(100Mb/s)的最终技术规范(FSI1.0)。工业以太网协会与美国的ARC、Advisory Group等单位合作，开展工业以太网关键技术的研究。目前1000Mb/s以太网的发展已进入实用阶段，虽然其价格还比较昂贵。由以上分析可知，以太网进入工业控制领域是一个不可忽视的发展趋势。本文概要介绍工业以太网最近的一些进展，并对今后的展望作一些探讨。