工业以太网技术方案
EtherCAT 与TSN——工业以太网系统架构的最佳实践
EtherCAT与TSN——工业以太网系统架构的最佳实践作者：EtherCAT技术协会Karl Weber博士摘要：EtherCAT 是现场总线领域的主流技术，而IEEE802.1Q标准是交换机技术在办公应用的基础。
TSN为IEEE 802网络提供实时能力。
现在可以在机器层使用EtherCAT，并通过交换机连接多台机器。
复杂的机器要求内置更多的通讯设施。
将EtherCAT网段集成到一个TSN 网络中可以结合这两种技术。
这无需改变EtherCAT的从站设备。
两种技术的适配通过在EtherCAT的主站端的更新及对连接EtherCAT的交换机的适度扩展来实现。
目标自工作组建立以来，TSN就成为人们所熟知的“时间敏感网络”的缩写。
TSN TG的组合用于为IEEE 802网络提供确定性服务。
TSN技术可以应用于多种应用场合。
其设计初始是用于一个只有少数几个终端站点的、需要传输大量的视频/音频（A/V）高速数据流的系统中。
TSN通过引入“高速通道”(streaming)概念扩展了IEEE 802的best effort网络模型。
此模型提供一系列用于提升高速通道实时性的特征。
对TSN的理解TSN工作组TSN工作组设置在IEEE802.1工作组中，负责桥接网络。
“桥接”一词用于标准的规范中，但更为大众的说法是“交换”。
TSN改善了帧在IEEE 802部分网络传输中的延迟性，并且没有因堵塞产生的损失。
这意味着交换机世界的改变。
然而，这并不会改变以太网网络的基本特征，例如每节点小数据量传输时效率低下，以及灵活却耗时而复杂的转发机制。
在终端站点间用TSN的桥接传输是通过“高速通道”（stream）实现的。
IEEE802.1 标准中使用术语“talker”表示高速通道的发起者，术语“listener”表示高速通道接收者。
高速通道使用单向的数据传输，数据可以从一个talker单向传输到一个或多个listener。
为了在IEEE 802.1网络中使用高速通道，需要一个高速通道标识。
自主可控的支持1588V2的CBTC工业以太网骨干传输网络
LTE车地无线通信系统-车辆段方案
方案: 在车辆段设置LTE（B网）核心网设备、核心网网管设备及软件、BBU、RRU、工业以太网交换机 （支持IEEE1588V2）、同步服务器以及GPS/BD双源天线，在库内外采用定向天线或全向天线进 行无线信号覆盖，车辆段库内库外双网（A网+B网）覆盖。
2019Q1
已正式发布
2019Q2
2019Q3
2019Q4 2020Q1
2020Q2
全国产自主可控实时操作系统
军方认证的“道”系统
应用于中国歼-20的飞控航电系统和新一代战舰
实时操作系统 云操作系统 工业互联网操作系统
操作系统
全国产自主可控产品线
自主ASIC交换芯片KD5660 全国产化CPU—龙芯2K1000 工业互联网实时操作系统—“பைடு நூலகம்”系统 软件协议栈与硬件平台自主研发设计 获得中国泰尔实验室认证
资产管理
全面监测
各种设备、业务资产查询统计
告警管理 报表管理
根据业务场景提供多级视图 支持设备性能、状态全方位监测
告警信息智能化处理流程
提供告警、性能、资源等日常报表
骨干网络核心三层交换机
u 灵活的模组化设计，可达28个千兆接口 u 多种二层冗余组网机制 u 多种三层路由协议 u 支持IEEE1588v2,同步精度可达±100ns u 可扩展多种服务模块 u 支持DDM（高铁信号系统安全数据网技术规范V3.0） u KEMA,CE,FCC,EN50155,50121
自主可控以太网交换芯片演进图
KD3004、40nm
KD3008;40nm
KD5616,40nm
KD3404-pcie、 40nm
工业以太网基础及应用三(PROFINET技术)
工业以太网基础及应用模块三 PROFINET技术任务一 PROFINET 技术概述【学习目标】1、认识PROFINET网络技术。
2、了解PROFINET网络实现实时与等式实时的技术原理。
【相关知识】PROFINET由PROFIBUS国际组织（PROFIBUS International，PI）推出，是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。
PROFINET为自动化通信领域提供了一个完整的网络解决方案，囊括了诸如实时以太网、运动控制、分布式自动化、故障安全以及网络安全等当前自动化领域的热点话题，并且，作为跨供应商的技术，可以完全兼容工业以太网和现有的现场总线（如PROFIBUS）技术，保护现有投资。
作为一个开发的通讯系统，PROFINET基于国际标准（IEEE 802.3，802.3u标准），并且满足特殊的网络部件的工业要求。
未来借助于PROFINET,以太网将能够完成来自运动控制系统，以及网络上现场设备的硬实时要求。
交换机制PROFINET 使用交换以太网作为访问方式。
它由点对点的连接组成。
全部设备都通过点对点连接直接连接其它设备（只连接一个设备）。
交换机允许在两个方向（发送和接收）同时进行通信。
因此，可以提供200 Mbps 的网络性能，相当于快速以太网带宽(100 Mbps) 的2 倍。
通过强制要求PROFINET 采用交换技术，PROFINET 实现了无冲突数据传输。
SIMATIC 交换机利用两种机制满足PROFINET 的实时性要求：“直通”和“存储转发”。
这些交换机制的优点：无需要帧的节点或网络区域不需处理与它们无关的数据。
其带来的空闲网络性能可供其它设备使用。
与传统解决方案不同的是，该解决方案利用交换机制实现了不同网段内部的并行通信，并因而提高了有效带宽。
基于PROFINET的实时通信实时通信实时通信用于将分布式I/O站点连接到控制器，从而利用总线传递传感器和执行器的信号状态。
PROFINET提供两种等级的实时通讯。
解决以太网协议实时性的几种方案
解决以太网协议实时性的几种方案摘要以太网技术以其低成本、高速、高稳定性和高可靠性的优点，正逐渐向工业现场控制领域发展，但是由于以太网技术在工业现场通信方面不能满足实时性的要求，因此就诞生了许多实时以太网技术的解决方案。
本文主要介绍现今比较流行的几种实时以太网协议，以及它们如何在工业以太网的基础上对协议进行改进，以满足工业现场对实时通信的要求。
1 概述在工业控制系统中，现场总线技术的发展使智能现场设备和自动化系统以全数字式、双向传输、多分支结果的通信控制网络相连，使工业控制系统向分散化、网络化和智能化发展。
但是由于各类现场总线标准之间的不可兼容性无法实现统一，阻碍了现场总线技术的发展。
另一方面，以太网技术作为垄断办公自动化领域的通信技术，以其通用性、低成本、高效率、高可靠性和高稳定性等诸多优势，得到了工控界越来越多的关注和认可。
用以太网技术来实现从管理层到工业现场层的一致性通信，人们习惯上将应用到工业领域的以太网技术称为“工业以太网”。
工业数据通信网络与信息网络不同,工业数据通信不仅要解决信号的互通和设备的互连,而且需要解决信息的互通问题,即信息的互相识别、互相理解和互可操作。
所谓信号的互通,即两个需要互相通信的设备所采用的通信介质、信号类型、信号大小、信号的输入/输出匹配等参数，以及数据链路层协议符合同一标准,不同的设备能连接在同一网络上实现互连。
如果仅仅实现设备互连,但没有统一的高层协议(如应用层协议),那么不同设备之间还是不能相互理解、识别彼此所传送的信息含义,就不能实现信息互通,也就不可能实现开放系统之间的互可操作。
互可操作性是指连接到同一网络上、不同厂家的设备之间，通过统一应用层协议进行通信与互用,性能类似的设备可以实现互换。
这是工业数据通信网络区别于一般IT网络的重要特点。
对工业控制来说，还有一个很重要的区别就是实时性。
实时性的一个重要标志就是时间的确定性，通信时数据传输时间不是随机的，而是可事先确定的。
西门子工业以太网通讯技术
10.1.1 以太网技术 以太网技术的思想渊源最早可以追溯到1968年。以太网的核心思想是使用共 享的公共传输信道，这个思想源于夏威夷大学。 在局域网家族中，以太网是指遵循IEEE 802.3标准，可以在光缆和双绞线上传 输的网络。以太网也是当前主要应用的一种局域网（LAN——Local Area Network，局域网）类型。目前的以太网按照传输速率大致分为以下四种： 10Base-T 以太网——传输介质是铜轴电缆，传输速率为10Mbit/s； 快速以太网——传输速率为100Mbit/s，采用光缆或双绞线作为传输介质，兼 容10Base-T 以太网； Gigabit 以太网——扩展的以太网协议，传输速率为1Gbit/s,采用光缆或双绞线 作为传输介质，基于当前的以太网标准，兼容10Mbit/s以太网和100Mbit/s以 太网的交换机和路由器设备； 10 Gigabit 以太网——2002年6月发布，是一种速度更快的以太网技术。支持智 能以太网服务，是未来广域网（WAN——Wide Area Network）和城域网 （MAN——Metropolitan Area Network）的宽带解决方案。 工业以太网技术是普通以太网技术在控制网络延伸的产物，前者源于后者但 不同与前者。以太网技术经过多年的发展，特别是它在Internet中广泛应用， 使得它的技术更为成熟，并得到了广大开发商与用户的认同。因此无论从技 术上还是产品价格上，以太网较之其他类型网络技术都具有明显的优势。另 为，随着技术的发展，控制网络与普通计算机网络、Internet的联系更为密切。 控制网络技术需要考虑与计算机网络连接的一致性，需要提高对现场设备通 信能力的要求，这些都是控制网络设备的开发者与制造商把目光转向以太网 技术的重要原因。
碾沟煤矿工业以太环网技术方案
碾沟煤矿工业以太环网技术方案工业以太网系统技术方案一、前言近年来,随着世界科技的发展与全球化，我国提出了两花融合的战略目标,两华融合是信息化和工业化的高层的深度结合，是指以信息化带动工业化、一工业化促进信息化,走新型工业化道路;两化融合的核心就是信息化支撑,追求可持续发展模式,两化融合在煤炭产业就是煤矿生产过程监控,全矿井安全生产安全环境监测，生产过程信息综合利用等方面的自动化、智能化和网络化。
通过建立以工业以太网维基础平台，实现各自动化控制系统的集中监控,形成完整的管制一体化综合应用系统。
以太网视一种计算机局域网组网技术。
IEＥＥ制定的IEEE80２．3标准给出了以太网的技术标准。
它规定了包括物理层的连线、电信号和介质访问协议的内容。
以太网视当前应用最普遍的局域网技术。
它很大程度上取代了其他局域网标准，如令牌环网、ＦDＤＩ和A ＲCＮET．以太网的标准拓扑结构为总线型拓扑,但目前的快速以太网为了最大程度的减少冲突，最大程度的提高网络速度和使用效率，使用交换机来进行网络连接和组织,这样，一台瓦那个的拓扑结构就成了星型，但在逻辑上，以太网仍然使用总线型拓扑和CＳＭＡ/CD（即带冲突检测的载波监听多路访问）的总线争用技术。
二、系统实施细则作为减少数字化矿井,必须站在煤矿企业的高度去整体规划和设计，其最终的效益要体现在煤矿企业整体效益上，而非在某个生产局部环节,因此作为数字化矿井构架必须充分考虑影响企业最终效益的方方面面，必须涵盖煤矿企业经营管理、安全监控、生产控制、设备监控等各个层面。
2.1系统设计原则考虑到阳泉煤业集团和顺新大地煤矿综合自动化系统工程的实际需要和将来的发展趋势，各系统的实际需求及具体的使用特性，同时兼顾技术新旧更替不断加快的特点，项目是设计原则为：“先进性、成熟性、使用性、安全性、实时性、易操作性、完整性、可查性、互联性和可扩展性、经济性”。
为了使所设计的方案尽可能满足矿方实际的需求，使系统正常、高效地运转,整体方案设计遵循以下设计原则：先进性、成熟性使用先进、成熟、实用和具有良好发展前景的技术，使得各个子系统具有较长的生命周期，不盲目追求高档次，既满足当前的需求，又适应未来的发展。
福禄克-工业总线及以太网测试方案
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3.
信号是否受到干扰，是否有失真
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测量布线系统 – 线缆阻抗, 端接, 开路 或 短路 – 线缆的传输性能 (UTP) 10Mb, 100Mb, NEXT, Mismatch Pairs etc
网络问题，信号问题，还是布线系统的问题?
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Segment is Down ?
检查网络协议错误 – 网络流量 – 数据包传输错误 (CRC, 帧分界, 检验) – 协议统计 验证信号的完整性 – 信号符合设备要求或满足行业标准
中国标准
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《综合布线系统工程验收规范》，编号GB 50312-2007， 《通信电缆——局用对称电缆》, 编号YD/T 1820-2008
内置工业应用的测试标准 ProfiBus,WTB,MVB
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工业应用标准
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双绞线测试参数
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所需测试的参数与应用的测试标准有关 – Wire Map接线图(开路/短路/错对/串绕) – Length长度 – Propagation Delay传输时延 – Delay Skew 时延偏离 – Insertion Lose插入损耗 – Attenuation衰减 – NEXT近端串扰 – PS NEXT 综合近端串扰 – Return Loss 回波损耗 – ACR 衰减串扰比 – EL FEXT 等效远端串扰 – PS ELFEXT综合等效远端串扰
Network Performance Issues ?
工业网络的核心组成部分
工业网络维护涉及到三个不同方面
Cabling Infrastructure
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k Communications
Portable handheld LAN and WAN test and solutions
井下工业以太网交换机安装方案
井下工业以太网交换机安装方案一、配置1、IP地址段分配KIEN6000系列交换机模块默认IP为192.168.0.2, CANET适配器默认IP 为192.168.0.196, 所以网络内尽量不使用这两个IP，以防交换机模块和CANET适配器出现故障时造成网络内IP冲突，一般情况下机房磁盘阵列、服务器、终端等使用192.168.0.1—192.168.0.100 IP段，CANET适配器（或KJJ107A用以太网通讯板）使用192.168.0.101—192.168.0.199IP段，以太网交换机模块使用192.168.0.200—192.168.0.255 IP段。
2、交换机参数设置1)设置交换机拨码属性，一般地面机房交换机设置为局端，即T：ONF：ON，其余井下交换机都设置为远端，即T：OFF , F：ON。
2）交换机IP设置交换机初次设置时，使用所配串口转RJ45线接交换机模块CONSOLE口，使用超级终端设计交换机模块IP3、CAN卡（或KJJ107A用以太网通讯板）参数设置CAN卡使用ZNetCom_NCB软件搜索交换机所配CANET适配器，依次进行设置IP及CAN波特率KJJ107A用以太网通讯板使用WEB方式访问以太网通讯板设置界面，修改IP地址和FSK通讯参数。
4、网管软件安装及设置安装SNMPC软件到网管主机C盘，将KIEN6000.MIB文件进行编译，修改搜索/轮寻配置，添加所接交换机到主网络，人为造成交换机交直流状态，并对网管软件交直流事件进行配置5、交换机SNMP协议设置及陷阱管理者设置通过IP地址访问交换机模块WEB配置页，添加网管主机IP到SNMP陷阱管理者。
二、IP及MAC地址表记录记录所有主网络内网络设备的IP地址，记录每台交换机配置的IP地址和MAC地址，记录交换机所接CANET适配器（或KJJ107A用以太网通讯板）配置的IP地址和MAC地址。
三、功能检查交换机上电后，检查交换机模块是否正常工作，检查CANET适配器24V 电源灯和5V电源灯是否正常亮起（KJJ107A交换机检查24V、12V、5V 电源供电是否正常），检查交直流转换功能是否正常，检查复位开关是否正常，使用光功率计测试光口发光功率是否正常，（KJJ107A检查FSK通讯板跳线是否正确）。
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工业以太网技术方案
简介
本文旨在介绍工业以太网技术方案。
工业以太网是一种应用于工业控制环境下的数据传输技术。
它能够提供高速、实时、可靠的数据传输，适用于诸如工厂自动化、机器人技术等领域。
技术优势
工业以太网技术在应用场景方面有很多优势：
- 高速传输：传输速率高达10Gbps，能够满足大数据量、高速传输的需求。
- 实时性强：传输时延小于1ms，保证实时性。
- 可靠性高：采用冗余传输、差错检测等技术，保证数据传输的可靠性。
- 灵活性：采用分布式结构，能够轻松扩展、升级。
应用场景
工业以太网技术可以应用于以下领域：
- 工厂自动化：工业以太网能够连接厂级控制系统（MES）、生产线控制系统（PCS）等设备，实现自动化生产。
- 机器人技术：工业以太网能够连接机器人、视觉设备等，实现高速、精准的机器人控制。
- 智能物流：工业以太网能够连接各种设备，实现物流信息的实时传输和监管。
结论
工业以太网技术是当前工业自动化领域中一种重要的数据传输技术，能够提供高速、实时、可靠的数据传输服务，有着广泛的应用前景。