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10.5 工业以太网 工业以太网是以太网（甚至互联网）系列技术延伸到工业应用环境的产物，既属于信息网络技术，也属于控制网络技术，是一揽子解决方案的集合，是一系列技术的总称。 主要知识点： 10.5.1 以太网及其优势 10.5.2 工业以太网的关键技术 10.5.3 基于以太网的控制网络系统 10.5.4 几种典型的实时以太网 10.5.1 以太网及其优势 以太网是IEEE802.3所支持的局域网标准，最早由Xerox公司创建，后经DEC和Inter的联合开发扩展，按照ISO、OSI的7层结构，以太网标准只定义了链路层和物理层，而作为一个完整的通信系统，它需要高层协议的支持。APARNET在制定了TCP/IP高层通信协议之后，以太网便和TCP/IP紧密地捆绑在一起了。以后，由于国际互联网采用了以太网和TCP/IP协议，人们甚至把如超文本链接HTTP等与TCP/IP协议组放在一起，俗称为以太网技术。 应用广泛——几乎所有的编程语言都支持以太网的应用开发，如果采用以太网作为现场总线，可以保证有多种开发工具、开发环境可供选择。 成本低廉——目前以太网网卡的价格只有PROFIBUS、FF等现场总线网卡的1/10，而且随着集成电路技术的发展，其价格还会进一步下降。 通信速率高——目前以太网的通信速率为10Mb/s，100Mb/s的快速以太网已开始广泛应用，1000Mb/s以太网技术也逐渐成熟，10Gb/s以太网也正在研究。 软硬件资源丰富——由于多年的应用，积累了丰富的软件资源和设计经验。 可持续发展潜力大——企业的生存与发展很大程序上依赖于一个快速而有效的通信管理网络，信息技术与通信技术的发展将更加迅速，也更加成熟，这保证了以太网技术不断地持续向前发展。 10.5.2 工业以太网的关键技术 为了满足工业控制现场的特殊性，工业以太网需要解决的问题包括： 1 通信实时性 2 网络生存性 3 网络安全性 4 现场设备的总线供电 5 互操作性等关键技术 10.5.3 基于以太网的控制网络系统 10.5.4 几种典型的实时以太网 1）Modbus/TCP ——MODICON公司在20世纪70年代提出 ，用于PLC之间的通信的协议； 2）Ethernet/IP ——由国际控制网络CI和开放设备网络供应商协会ODVA在工业以太网协会IEA的协助下联合开发 。 3）PROFInet ——是由西门子公司和 Profibus 用户协会开发的基于以太网的自动化标准 ； 4）EPA ——是在国家科技部“863”计划的支持下，由浙江大学、浙大中控、中科院沈阳自动化所、清华大学、大连理工大学等单位联合组成的工作组制定的我国拥有自主知识产权的实时以太网标准，由现场设备级和过程监控级两级网络组成。 （2）PC机与PC机之间直接连接 （3）PC机与PC机之间三线连接法 （4）PC机与单片机之间的通信网络 动画链接 10.4.2 RS-422/485通信总线 RS-232C缺点－－传送速率不够快；传送距离不够远；解决方法－－EIA在1977年作了部分改进，制定了新标准RS-449： 特点－－除了保留与RS-232C兼容外，还在提高传输速率、增加传输距离、改进电气特性等方面做了很多努力，增加了RS—232C没有的环测功能，明确规定了连接器，解决了机械接 口问题。 延伸－－在RS-449标准下，推出的子集有RS-423A/RS-422A，以及RS-422A的变型RS-485。 1．RS-423A/RS-422A 2．RS-485 （1）传送方式－－半双工、全双工 （2）接口电路 动画链接 RS-485应用－ AT89C52单片机与RS-485接口电路 动画链接 （3）通信网络 和现场总线相比，以太网具有以下的优点： 网络打印机 工程师站 互联网服务器 操作站 操作站 网络服务器 交换机 网关 其他现场总线 过程监控层 较高速以太网 现场设备层 低速以太网 或现场总线 信息管理层 高速以太网 … 互联网 nternet ……… 嵌 入 式 控制器NRUS 工业控制计算机NRUS 可 编 程 控制器NRUS 图10-26 基于以太网的控制网络系统 思考题 1．数据通信的实质是什么？比较说明并行通信和串行通信的概念及其特点。 2．画图说明串行通信的三种制式。 3．串行异步通信和同步通信如何实现收、发双方的同步，两者有何区别？ 4．CSMA/CD和令牌传送在原理和控制策略上有什么不同？ 5．频分多路与时分多路是如何实现多路复用的？试比较两种方式的特点。 6．设要发送的基本信息位附加16位CRC校验信息位，生成多项式为，求发送代码多项式。