以太网与工业以太网的介绍

以太网与工业以太网的介绍 上海兆越通讯技术有限公司 本文通过分析以太网的网络通信机制，指出了以太网进入工业通信网络中存在的问题和它的一些解决方法。继而详细介绍了一个目前工业通信网络中应用比较广泛的工业以太网（SIMATIC NET）。 现场总线的出现，对于实现面向设备的自动化系统起到了巨大的推动作用，但现场总线这类专用实时通信网络具有成本高，速度低和支持应用有限等缺陷，再加上总线通信协议的多样性，使得不同总线产品不能互相互连，互用和互操作等，因而现场总线工业网络的进一步发展受到了极大的限制。随着以太网技术的发展，特别是高速以太网的出现使得以太网能够克服了自己本身的缺陷，进入工业领域成为工业以太网,因而使得人们可以用以太网设备去代替昂贵的工业网络设备。 1． 以太网的主要缺陷 在讲以太网的主要缺陷前，有必要先了解一下以太网的通信机制。以太网是指遵循 IEEE802.3 标准，可以在光缆和双绞线上传输的网络。它最早出现在1972，由 Xerox PARC所创建。当前以太网采用星型和总线型结构，传输速率为 10Mb/s，100 Mb/s，1000 Mb/s或更高。以太网产生延迟的主要原因是冲突，其原因是它利用了 CSMA/CD 技术。在传统的共享网络中，由于以太网中所以的站点，采用相同的物理介质相连，这就意味着 2 台设备同时发出信号时，就会出现信号见的互相冲突。为了解决这个问题，以太网规定，在一个站点访问介质前，必须先监听网络上有没有其他站点在同时使用该介质。，如果有则必须等待，此时就发生了冲突。为了减少冲突发生的几率，以太网常采用 1-持续 CSMA，非持续 CSMA，P-持续 CSMA 的算法 2 。由于以太网是以办公自动化为目标设计的，并不完全符合工业环境和标准的要求，将传统的以太网用于工业领域还存在着明显的缺陷。但其成本比工业网络低，技术透明度高，特别是它遵循 IEEE802.3 协议为各现场总线厂商大开了方便之门，但是，要使以太网符合工艺上的要求，还必须克服以下缺陷： 1.1 确定性 由于以太网的 MAC 层协议是 CSMA/CD，该协议使得在网络上存在冲突，特别是在网络负荷过大时，更加明显。对于一个工业网络，如果存在着大量的冲突，就必须得多次重发数据，使得网间通信的不确定性大大增加。在工业控制网络中这种从一处到另一处的不确定性，必然会带来系统控制性能的降低。 1.2 实时性 在工业控制系统中,实时可定义为系统对某事件的反应时间的可测性。也就是说，在一个事件发...