工业以太网控制网络技识介绍与讲解.ppt

本程序能够完成应用程序的初始化、数据读入、数据输出 所谓工业以太网，一般来讲是指技术上与商用以太网（即IEEE802.3标准）兼容，但在产品设计时，在材质的选用、产品的强度、适用性以及实时性、可互操作性、可靠 8 工业以太网技术 8.1 工业以太网技术的发展现状 性、抗干扰性和本质安全等方面能满足工业现场的需要。 目前工业以太网技术的发展体现在以下几个方面。 1．通信确定性与实时性 工业控制网络不同于普通数据网络的最大特点在于它必须满足控制作用对实时性的要求，即信号传输要足够的快和满足信号的确定性。实时控制往往要求对某些变量的数据准确定时刷新。由于Ethernet采用CSMA/CD碰撞检测方式，网络负荷较大时，网络传输的不确定性不能满足工业控制的实时要求，因此传统以太网技术难以满足控制系统要求准确定时通信的实时性要求，一直被视为非确定性的网络。 然而，快速以太网与交换式以太网技术的发展，给解决以太网的非确定性问题带来了新的契机，使这一应用成为可能。 2．稳定性与可靠性 Ethernet进入工业控制领域的另一个主要问题是，它所用的接插件、集线器、交换机和电缆等均是为商用领域设计的，而未针对较恶劣的工业现场环境来设计（如冗余直流电源输入、高温、低温、防尘等），故商用网络产品不能应用在有较高可靠性要求的恶劣工业现场环境中。 此外，在实际应用中，主干网可采用光纤传输，现场设备的连接则可采用屏蔽双绞线，对于重要的网段还可采用冗余网络技术，以此提高网络的抗干扰能力和可靠性。 3．工业以太网协议 为满足工业现场控制系统的应用要求，必须在Ethernet+TCP/IP协议之上，建立完整的、有效的通信服务模型，制定有效的实时通信服务机制，协调好工业现场控制系统中实时和非实时信息的传输服务，形成为广大工控生产厂商和用户所接收的应用层、用户层协议，进而形成开放的标准。 为此，各现场总线组织纷纷将以太网引入其现场总线体系中的高速部分，利用以太网和TCP/IP技术，以及原有的低速现场总线应用层协议，从而构成了所谓的工业以太网协议，如HSE、PROFInet、Ethernet/IP等。 从目前的趋势看，以太网进入工业控制领域是必然的，但会同时存在几个标准。现场总线目前处于相对稳定时期，已有的现场总线仍将存在，并非每种总线都将被工业以太网替代。伴随着多种现场总线的工业以太网标准在近期内也不会完全统一，会同时存在多个协议和标准。 工业以太网是按照工业控制的要求，发展适当的应用层和用户层协议，使以太网和TCP/IP技术真正能应用到控制层，延伸至现场层，而在信息层又尽可能采用IT行业一切有效而又最新的成果。因此，工业以太网与以太网在工业中的应用全然不是同一个概念。 1．IDA的通信结构和通信协议 IDA（the Interface for Distributed Automation）是一种完全建立在以太网基础上的工业以太网规范，将一种实时的基于web的分布自动化环境与集中的安全体系结构加以结合，目标是创立一个基于TCP/IP的分散自动化的解决方案。 2．Ethernet/IP的通信结构和通信协议 ODVA除了拥有DeviceNet和ControlNet，还控制另一个总线EtherNet/Industrial Protocol（EtherNet/IP），它把处于应用层和用户层的DeviceNet和ControlNet的目标库CIP（Control and Information Protocol，包含了所有经典的PLC运算）与以太网物理介质捆绑在一起。 8.2 工业以太网的主要标准 BootP-Bootstrap Protocol,(因特网)自引导协议 DHCP-Dynamic Host Configuration Protocol，[TCP/IP]动态主机配置协议 应用程序 API（应用程序接口） IDA目标模型 ModBus TCP P/S NDDS30 C/S 信息 BootP + DHCP Web 文件 传输 eMail HTTP Server FTP Server SNAP Client 选项栈 UDP TCP IP 以太网 IDA 的 协 议 栈 图8-46 IDA的协议栈 IDA的协议栈如图8-46所示。 图8-47 EtherNet/IP通信协议模型 应用对象库 启动器 气动阀 AC驱动 位置控制 其他 CIP报文；显性，I/O，路由 DeviceNet 数据链路层 (CAN) ControlNet 数据链路层 (CTDMA) 未来 扩展 DeviceNet 物理层 ControlNet 物理层 EtherNet 物理层 未来 扩展 以太网数据 链路层 (CSMA/CD) CIP 公共规范 用户层 应