《工业以太网》PPT课件

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1、第四章工业以太网现场总线控制系统(FCS)的发展改变了工业控制系统的结构，具有开放、分散、数字化、可互操作性等特点，有利于自动化系统与信息系统的集成。缺陷:主要表现在迄今为止现场总线的通信标准尚未统一，这使得个厂商的仪表设备难以在不同的FCS中兼容。此外，FCS的传输速度也不尽人意，在有些场合无法满足实时控制的要求。由于上述原因，FCS在工业控制中的推广应用受到了一定的限制。第四章工业以太网4.1以太网和TCP/IP以太网是一种计算机局域网组网技术。IEEE制定的IEEE802.3标准给出了以太网技术的标准，规定了包括物理层的

2、连线、电信号和介质访问层协议的内容。以太网的标准拓扑结构为总线拓扑，但目前的快速以太网(100BAST-T、1000BASE-T标准)为了最大程度地减少冲突、最有效地提高网络速度和使用效率，使用交换机进行网络连接和组织，这样，以太网的拓扑结构成了星型，但在逻辑上，以太网仍然使用总线型拓扑。最初的以太网采用同轴电缆进行设备间的连接。电脑通过一个称作附加单元接口(AUI，AttachmentUnitInterface)的收发器连接到电缆上。一根简单网线对于一个小型网络来说还是很可靠的，但对于大型网络，某处线路的故障或某个连接器的故

3、障，都将造成以太网某个或多个网段的不稳定。按照ISO的OSI七层结构，以太网标准只定义了数据链路层和物理层，作为一个完整的通信系统。以太网在成为数据链路和物理层的协议之后，就与TCP/IP紧密地捆绑在一起了。由于后来国际互连网采用了以太网和TCP/IP协议，人们甚至把如超文本连接HTTP等TCP/IP协议组放在一起，称为以太网技术;TCP/IP的简单实用已为广大用户所接受，不仅在办公自动化领域内，而且在各个企业的管理网络、监控层网络也都广泛使用以太网技术，并开始向现场设备层网络延伸。如今，TCP/IP协议成为最流行的网际互联协

4、议，并由单纯的TCP/IP协议发展成为一系列以IP为基础的TCP/IP协议簇。在TCP协议中，网络层的核心协议是IP(InternetProtocol)，同时还提供ARP(AddressResolutionProtocol)、RARP(ReverseAddressResolutionProtocol)、ICMP(InternetControlMessagesProtocol)等协议。传输层的功能是提供应用程序间(端到端)的通信服务，包括用户数据报协议UDP(UserDatagramProtocol)和传输控制协议TCP(Tra

5、nsferControlProtocol)两个协议。其功能分别为：UDP负责提供高效率的服务，用于传送少量的报文，几乎不提供可靠性措施，使用UDP的应用程序需自己完成可靠性操作;TCP负责提供高可靠的数据传送服务，主要用于传送大量报文，并保证数据传输的可靠性。4.2工业以太网4.2.1工业以太网技术工业以太网是专门为工业应用环境设计的标准以太网。工业以太网在技术上与商用以太网(即IEEE802.3标准)兼容，工业以太网和标准以太网的异同可以比之与工业控制计算机和商用计算机的异同。以太网要满足工业现场的需要，需达到以下几个方面的

6、要求。(1)适应性(2)可靠性(3)本质安全与安全防爆技术(4)安装方便。工业以太网与OSI互联参考模型的分层对照工业以太网的发展体现在以下几个方面：通信确定性与适时性1.1提高通信速率1.2控制网络负荷1.3采用以太网的全双工交换技术稳定性与可靠性工业以太网协议4.2.2工业以太网协议HSE高速以太网(HSE,HighSpeedEthernet)是现场总线基金会在摒弃了原有高速总线H2之后的作品。FF现场总线基金会明确将HSE定位成实现控制网络与互联网的集成，由HSE链接设备将H1网段信息传送到以太网的主干上并进一步发送到企

7、业ERP和管理系统。操作员在主控室可以直接使用网络浏览器察看现场运行情况。现场设备也可以从网络获得控制信息。HSE与OSI互联参考模型的比较图FFHSE工业以太网系统结构HSE在应用层和用户层直接采用FFH1的应用层服务和功能块应用进程规范，并通过链接设备(LinkingDevice)将FFH1网络连接到HSE网段上，HSE链接设备同时也具有网桥和网关的功能，它的网桥功能能够用来连接多个H1总线网段，使不同H1网段上面的H1设备之间能够进行对等通信而无需主机系统的干预。HSE主机可以与所有的链接设备和链接设备上挂接的H1设备进

8、行通信，使操作数据能传送到远程的现场设备，并接收来自现场设备的数据信息，实现监控和报表功能。监视和控制参数可直接映射到标准功能块或者“柔性功能块”(FFB)中。2.ProfiNetProfiNet主要包括三方面技术：(1)基于通用对象模型(COM)的分布式自动化系统(2)规定