工業(yè)以太網(wǎng)的組成

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯工業(yè)以太網(wǎng)的組成 在工業(yè)以太網(wǎng)的應(yīng)用廣泛普及的今日，今日的掌握系統(tǒng)和工廠自動化系統(tǒng)經(jīng)常采納工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)完成工業(yè)掌握任務(wù)，但是，IT工程師們對于工業(yè)以太網(wǎng)的了解往往局限于辦公自動化商業(yè)工業(yè)以太網(wǎng)，這就可能導(dǎo)致工業(yè)以太網(wǎng)在掌握系統(tǒng)系統(tǒng)中實施的簡潔化和商業(yè)化，不能真正理解工業(yè)以太網(wǎng)在工業(yè)現(xiàn)場的意義，也無法真正利用工業(yè)以太網(wǎng)內(nèi)在的特別功能，經(jīng)常造成工業(yè)以太網(wǎng)現(xiàn)場實施的不徹底，給整個掌握系統(tǒng)留下不穩(wěn)定因素。 選擇正確的工業(yè)以太網(wǎng)要考慮哪些因素？簡潔的來說，要從工業(yè)以太網(wǎng)通訊協(xié)議、電源、通信速率、工業(yè)環(huán)境認(rèn)證考慮、安裝方式、外殼對散熱的影響、簡潔通信功能和通信管理功能

2、、電口或光口的考慮。這些都是最基本需要了解的產(chǎn)品選擇因素。假如對工業(yè)以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)管理有更高要求，則需要考慮所選擇產(chǎn)品的高級功能如：信號強弱、端口設(shè)置、出錯報警、串口使用、主干(TrunkingTM)冗余、環(huán)網(wǎng)冗余、服務(wù)質(zhì)量(QoS)、虛擬局域網(wǎng)(VLAN)、簡潔網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(SNMP)、端口鏡像等等其他工業(yè)以太網(wǎng)管理交換機中可以供應(yīng)的功能。不同的掌握系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)的管理功能要求不同，自然對管理型交換機的使用也有不同要求。掌握工程師們應(yīng)當(dāng)依據(jù)其系統(tǒng)的設(shè)計要求，選擇適合自己系統(tǒng)的工業(yè)以太網(wǎng)產(chǎn)品。 由于工業(yè)環(huán)境對工業(yè)掌握網(wǎng)絡(luò)牢靠性能的超高要求，工業(yè)以太網(wǎng)的冗余功能應(yīng)運而生。從快速生成樹冗余(RSTP)、

3、環(huán)網(wǎng)冗余(RapidRingTM)到主干冗(TrunkingTM)，都有各自不同的優(yōu)勢和特點，掌握工程師們可以依據(jù)自己的要求進(jìn)行選擇。 工業(yè)以太網(wǎng)設(shè)備包括以下幾個重要部分。 工業(yè)以太網(wǎng)集線器 信任絕大多數(shù)人都熟識集線器。許多人使用這種簡易設(shè)備去連接各種基于以太網(wǎng)的設(shè)備，如個人計算機，可編程掌握器等。集線器接收到來自某一端口的消息，再將消息廣播到其它全部的端口。對來自任一端口的每一條消息，集線器都會把它傳遞到其它的各個端口。在消息傳遞方面，集線器是低速低效的，可能會消失消息沖突。然而，集線器的使用特別簡潔實際上可以即插即用。集線器沒有任何華而不實的功能，也沒有冗余功能。 工業(yè)以太網(wǎng)非管理型交換機

4、 集線器的進(jìn)展產(chǎn)生了一種叫非管理型交換機的設(shè)備。它能實現(xiàn)消息從一個端口到另一個端口的路由功能，相對集線器更加智能化。非管理型交換機能自動探測每臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)速度。另外，它具有一種稱為“MAC地址表”的功能，能識別和記憶網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備。換言之，假如端口2收到一條帶有特定識別碼的消息，此后交換機就會將全部具有那種特定識別碼的消息發(fā)送到端口2。這種智能避開了消息沖突，提高了傳輸性能，相對集線器是一次巨大的改進(jìn)。然而，非管理型交換機不能實現(xiàn)任何形式的通信檢測和冗余配置功能。 工業(yè)以太網(wǎng)管理型交換機 工業(yè)以太網(wǎng)連接設(shè)備進(jìn)展的下一代產(chǎn)品是管理型交換機。相對集線器和非管理型交換機，管理型交換機擁有更多更簡單

5、的功能，價格也高出很多通常是一臺非管理型交換機的34倍。管理型交換機供應(yīng)了更多的功能，通?？梢酝ㄟ^基于網(wǎng)絡(luò)的接口實現(xiàn)完全配置。它可以自動與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備交互，用戶也可以手動配置每個端口的網(wǎng)速和流量掌握。一些老設(shè)備可能無法使用自動交互功能，因此手動配置功能是必不行缺的。 絕大多數(shù)管理型交換機通常也供應(yīng)一些高級功能，如用于遠(yuǎn)程監(jiān)視和配置的SNMP(簡潔網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議)，用于診斷的端口映射，用于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備成組的VLAN(虛擬局域網(wǎng))，用于確保優(yōu)先級消息通過的優(yōu)先級排列功能等。利用管理型交換機，可以組建冗余網(wǎng)絡(luò)。使用環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，管理型交換機可以組成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。每臺管理型交換機能自動推斷最優(yōu)傳輸路徑和備用路徑，當(dāng)

6、優(yōu)先路徑中斷時自動阻斷(block)備用路徑。 工業(yè)以太網(wǎng)管理型冗余交換機 高級的管理型冗余交換機供應(yīng)了一些特別的功能，特殊是針對有穩(wěn)定性、平安性方面嚴(yán)格要求的冗余系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計上的優(yōu)化。構(gòu)建冗余網(wǎng)絡(luò)的主要方式主要有以下幾種，STP、RSTP；環(huán)網(wǎng)冗余RapidRingTM以及Trunking。 1工業(yè)以太網(wǎng) STP及RSTP STP(Spanning Tree Protocol，生成樹算法，IEEE 802.1D)，是一個鏈路層協(xié)議，供應(yīng)路徑冗余和阻擋網(wǎng)絡(luò)循環(huán)發(fā)生。它強令備用數(shù)據(jù)路徑為堵塞(blocked)狀態(tài)。假如一條路徑有故障，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能借助激活備用路徑重新配置及鏈路重構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)中斷恢復(fù)

7、時間為30-60s之間。RSTP(快速生成樹算法，IEEE 802.1w)作為STP的升級，將網(wǎng)絡(luò)中斷恢復(fù)時間，縮短到1-2s。生成樹算法網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)敏捷，但也存在恢復(fù)速度慢的缺點。 2 工業(yè)以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)冗余 為了能滿意工控網(wǎng)絡(luò)實時性強的特點，RapidRing孕育而生。這是在工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中使用環(huán)網(wǎng)供應(yīng)高速冗余的一種技術(shù)。這個技術(shù)可以使網(wǎng)絡(luò)在中斷后300ms之內(nèi)自行恢復(fù)。并可以通過工業(yè)以太網(wǎng)交換機的出錯繼電連接、狀態(tài)顯示燈和SNMP設(shè)置等方法來提示用戶消失的斷網(wǎng)現(xiàn)象。這些都可以關(guān)心診斷環(huán)網(wǎng)什么地方消失斷開。 RapidRingTM也支持兩個連接在一起的環(huán)網(wǎng)，使網(wǎng)絡(luò)拓樸更為敏捷多樣。兩個環(huán)通過雙通道連接，這些連接可以是冗余的，避開單個線纜出錯帶來的問題。 3 工業(yè)以太網(wǎng)主干冗余 將不同交換機的多個端口設(shè)置為Trunking主干端口，并建立連接，則這些工業(yè)以太網(wǎng)交換機之間可以形成一個高速的骨干鏈接。不但成倍的提高了骨干鏈接的網(wǎng)絡(luò)帶寬，增加了網(wǎng)絡(luò)吞吐量，而且還還供應(yīng)了另外一個功能，即冗余功能。假如網(wǎng)絡(luò)中的骨干鏈接產(chǎn)生斷線等問題，那么網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)會通過剩下的