以太网设备(1)讲解
工业以太网入门教程第1讲——工业以太网联网设备基本知
CTRLink产品家族由集线器、交换机、接口转接器、路由器及网络视频产品。
集线器标识中继集线器而交换机表示交换集线器。
接口转接器提供双绞线至光纤电缆的转接。
现代工业以太网网络的接线采用双绞线或光纤的星型或环形拓扑。
如果网络连接的设备超过两个，需要集线器，它有两种基本的形式－集线器和交换机。
中继型集线器是最简单的集线器，它工作在物理层提供了网络扩展的最简单方式并兼容碰撞检测的规则在半双工共享型以太网中加强了内涵。
在不超过碰撞域的地理距离或电缆距离的限制下，最多可级联四个集线器。
中继型集线器工作在10Mbps。
可通过EI系列和EIM迷你型系列实现。
交换集线器实际上定义为网桥，即数据链路层设备。
网桥允许两个或多个以太网网络的链路，碰撞域在每个网络中有了分割。
使用交换机的优点是扩展规则更加简单，理论上允许交换机没有限制地级联。
交换机亦可配置在全双工方式下，消除半双工、共享型以太网网络。
交换型集线器包括EIS系列、EISM迷你型、EISC可配置型、和EISX紧凑型可管理和不可管理型。
连接光纤网络至双绞线网络可通过集线器或交换机实现。
接口转接器的功能类似。
与集线器类似，接口转接器定义为物理层设备。
接口转接器设备包括EIMC迷你型接口转接器。
协议以太网定义了ISO OSI开放系统互联标准模型的物理层和数据链路层。
在这两个层上定义了多个协议，其中以TCP/IP最流行。
即使在TCP之上，针对自动化行业有多个应用层协议，如Ethernet/IP，PROFInet,HSE,MODBUS/TCP,BACnet和一些私有协议。
由于CTRLink产品基于以太网技术，这些产品可在所有协议上工作，包括TCP/IP。
在选用CTRLink时，协议并不是考虑问题。
供电安全和方便起见，CTRLink产品工作在可调整的或不可调整的低压直流或交流电压。
直流电压的范围是10V~36V。
交流电压的范围是8~24 V，47~63Hz。
电源消耗按不同型号而变，但通常为5瓦或低于5瓦。
以太网的工作原理
以太网的工作原理
以太网是一种广泛使用的局域网技术，其工作原理是基于CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection，带冲突检测的载波侦听多路访问）协议。
在以太网中，计算机通过物理介质（例如电缆）连接在一起，形成一个局域网。
每个计算机都被称为一个节点，每个节点都有一个唯一的MAC地址。
当一个节点想要发送数据时，它先检测物理介质上是否有其他节点正在发送数据。
如果没有其他节点发送数据，该节点就可以开始发送数据。
如果检测到其他节点正在发送数据，该节点将等待一段时间，直到物理介质空闲为止，然后才发送数据。
在数据发送过程中，如果两个节点同时发送数据导致碰撞发生，它们会立即停止发送，并等待一个随机的时间后重新发送。
这种碰撞检测和重传机制被称为CSMA/CD。
为了确保数据传输的可靠性和顺序性，以太网使用了帧格式。
数据被分割成小的数据包，每个数据包都有自己的起始标志、目标MAC地址、源MAC地址、数据内容和一些校验位。
数
据包通过物理介质传输时，其他节点可以根据帧格式的标志位来识别和接收自己需要的数据。
另外，以太网支持半双工和全双工通信。
在半双工通信中，节点只能同时进行发送或接收操作，不能同时进行两者；而在全双工通信中，节点可以同时进行发送和接收操作，提高了传输
效率。
总之，以太网通过CSMA/CD协议、帧格式和物理介质来实现多个节点之间的数据传输，并且支持可靠性、顺序性和双工通信。
这种工作原理使得以太网成为一种广泛应用于局域网的技术。
转发器、集线器、网桥、交换机、路由器、网关区别
转发器、集线器、⽹桥、交换机、路由器、⽹关区别今天查阅了很多资料，总算是对这些设备有了⼀些基础的认识。
⾸先，我们把这些设别按层分类。
第⼀层（物理层）：转发器、集线器第⼆层（数据链路层）：⽹桥、交换机第三层（⽹络层）：路由器、⽹关在讲解这些设备之前，我们先重温⼀下⼏个术语介质：以太⽹设备连接到⼀个公共介质上，该介质为电⽓信号的传输提供了⼀条路径。
（传输介质：同轴铜电缆、双绞线、光纤）⽹段：我们将单个共享介质称作⼀个以太⽹段。
节点：连接到⽹段的设备称作站点或节点。
帧：节点使⽤称作帧的简短消息进⾏通信。
帧中必须包含源地址和⽬的地址。
⽹络直径：以太⽹⽹络上两台设备之间的最⼤距离。
CSMA/CD:带冲突检测的载波侦听多路访问。
概念转发器：实现电⽓信号的“再⽣”。
⽤于连接多个以太⽹段并且侦听每个⽹段，主要功能是延伸⽹段和改变传输媒体，从⽽实现信息位的转发。
它本⾝不执⾏信号的过滤功能。
集线器：⼀种典型或称为特殊的转发器。
它的作⽤可以简单的理解为将⼀些机器连接起来组成⼀个局域⽹。
⽹桥：可将两个(或更多)⽹段连接在⼀起，与转发器⼀样能够提⾼⽹络直径，但是⽹桥的不同之处在于它还有助于控制⽹络流量。
交换机：为⽹络上的每⼀个节点提供⼀个专⽤⽹段，能分辨出帧中的源MAC地址和⽬的MAC地址。
路由器：⼀种⾼级的⽹络设备，可以将单个⽹络从逻辑上划分为两个单独的⽹络。
尽管以太⽹⼴播可以通过⽹桥到达⽹络上的所有节点，但是它们⽆法通过路由器，因为路由器形成了⽹络的逻辑边界。
⽹关：⼀种复杂的⽹络连接设备，可以⽀持不同协议之间的转换，实现不同协议⽹络之间的互连。
⽹关具有对不兼容的⾼层协议进⾏转换的能⼒，能够实现异构设备之间的通信。
各个设备之间的关系：由于⽹络直径有限，因此转发器可以⽤来延长⽹络直径。
转发器只有两个接⼝，集线器可以看成⼀个多借⼝的转发器。
由于CSMA/CD⽅式，使得⽹段中⼀旦有⼀个站点发送帧，其他站点都会检测⾃⼰是否为⽬的站点，⽹桥利⽤这⼀特性在不同⽹段间转发数据。
以太网供电1(POE)
以太网供电(PoE)为数据终端、无线接入点、网络摄像头或网络电话之类连接到以太网端口的设备提供一种有效的电源解决方案。
在以太网供电应用中，电源管理器件在以太网交换机和PoE“中跨”集线器中以及用电设备的DC-DC电源中用来转换电压和电流。
本文作者介绍了如何用电源管理器件在网络交换机、用电设备中实现高性能供电。
以太网指的是IEEE802.3标准所涵盖的各种局域网系统，这一术语还用来指用于如由高速数据线缆网络系统连接的中央文件服务器和多台PC机的协议。
任何像数据终端、无线接入点、网络摄像头或网络电话之类连接到以太网端口的设备都需要用电池或独立的交流电源为其供电，如果在传输数据的同时为连接到网络上的设备提供电源将非常好，而如果这种供电方式能利用现有的以太网电缆来传送，这样就将具备100%的向后兼容能力，那就再好不过了。
这正是IEEE802.3af标准定义的PoE标准所提供的，该标准的优点在于：由于每一个设备仅需要一套线缆，简化了连接各个设备的布线，并降低了布线成本；省去交流电源线以及交流适配器，使得工作环境更加安全、整洁并且开销更低；可以很容易地将设备从一处搬移到另一处；图1：向后兼容以太网交换机的"中跨"式集线器。
当交流主电源发生故障时，可以用不间断电源向设备继续供电；连接到以太网的设备可以被远程监控。
正是这些优点使得PoE成为一项从本质上改变了低功耗设备供电方式的全新技术。
能通过PoE技术供电的设备不胜枚举，可以在网站上查看其具体的门类与品种。
但是，当下推动PoE总有效市场增长(TAM, Total Available Market)的主力是两类用电设备：WLAN接入点和VoIP电话。
到2007年，前者的年复合增长率(CAGR)将为38%，达到1,500万台(数据来源：iSuppli)。
同时间，支持后者的企业网络预期将达到300万单位。
而这些用电设备的需求反过来也推动着现有的以太网交换机升级，从而具备支持PoE的能力。
智能变电站以太网交换机讲解
变电站综合自动化
智能变电站以太网交换机
1、特点：
采用存储-转发机制， 消除冲突 MAC 地址学习、优先级和VLAN技术可以优化数据流 双绞线端口支持自动协商和自动交叉功能
即插即用，易于实现 采用RSTP支持各种拓扑结构 (总线, 星形, 环形, 网状)
Hub采用的CSMA/CD链路访问机制已经过时
2 2
◆多个出口数据队列，较高优先 级的数据可以先被发送
◆对实时数据（如声音/GOOSE）
减少抖动和网络延迟
◆与802.1Q VLAN共享标签字节
重庆电力高等专科学校
变电站综合自动化
智能变电站以太网交换机
4、组播处理
重要性
过程层通信(GOOSE和采样值)均依赖组播！
装置组播过滤方案
A B
●普通交换机把组播向所有端口转发（当广播处理） ●以太网卡硬件依靠Hash算法进行过滤 ●很可能误收！
智能变电站以太网交换机
6、组播运作步骤
-要接收某个组数 据的设备需发送 Declaration A B -组播数据发送 者、转发者需 Register
组播运 作步骤
-转发者重新 组织发送 Declaration
C
D
-长时间无 Declaration时会 终止组播的发送
重庆电力高等专科学校
变电站综合自动化
重庆电力高等专科学校
变电站综合自动化
智能变电站以太网交换机
2、IEC 61850交换机的网络管理功能
重要
不重 要
●IGMP Snooping ●链接聚合 (IEEE 802.3ad) ●三层交换
可选 ●网络状态显示, 统计, 故障分析 功能(SNMP) ●Rapid Spanning Tree (IEEE802.1w专科学校
1以太网介绍及工作原理
以太网的解释以太网(EtherNet)以太网最早由Xerox（施乐）公司创建，在1980年，DEC、lntel和Xerox三家公司联合开发成为一个标准，以太网是应用最为广泛的局域网，包括标准的以太网(10Mbit/s)、快速以太网(100Mbit/s)和10G(10Gbit/s)以太网，采用的是CSMA/CD访问控制法，它们都符合IEEE802.3IEEE 802.3标准它规定了包括物理层的连线、电信号和介质访问层协议的内容。
以太网是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、FDDI和ARCNET。
历经100M以太网在上世纪末的飞速发展后，目前千兆以太网甚至10G以太网正在国际组织和领导企业的推动下不断拓展应用范围。
历史以太网技术的最初进展来自于施乐帕洛阿尔托研究中心的许多先锋技术项目中的一个。
人们通常认为以太网发明于1973年，当年罗伯特.梅特卡夫(Robert Metcalfe)给他PARC 的老板写了一篇有关以太网潜力的备忘录。
但是梅特卡夫本人认为以太网是之后几年才出现的。
在1976年，梅特卡夫和他的助手David Boggs发表了一篇名为《以太网：局域计算机网络的分布式包交换技术》的文章。
1979年，梅特卡夫为了开发个人电脑和局域网离开了施乐，成立了3Com公司。
3com 对迪吉多, 英特尔, 和施乐进行游说，希望与他们一起将以太网标准化、规范化。
这个通用的以太网标准于1980年9月30日出台。
当时业界有两个流行的非公有网络标准令牌环网和ARCNET，在以太网大潮的冲击下他们很快萎缩并被取代。
而在此过程中，3Com也成了一个国际化的大公司。
梅特卡夫曾经开玩笑说，Jerry Saltzer为3Com的成功作出了贡献。
Saltzer在一篇与他人合著的很有影响力的论文中指出，在理论上令牌环网要比以太网优越。
受到此结论的影响，很多电脑厂商或犹豫不决或决定不把以太网接口做为机器的标准配置，这样3Com才有机会从销售以太网网卡大赚。
以太网组网及故障排除(1)
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1
企业需求
企业要组建自己的网络，大约40台计算机。 现需要根据需求选择合适的组网方式和拓扑结构 还需要选择合适的网络连接设备将计算机连接起来 将局域网连接起来后要进行测试 故障时能够排除网络连接故障
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2
本讲任务
两台计算机间互联 使用单个交换机组建星形结构的小局域网 再用多个交换机进行级联，达到40台计算机
22
4.3.3 多个交换机连接多个节点
计算机的数量较多时，一台集线器或者交换机就无 法连接所有的计算机
使用多个集线器连接多个节点时，尤其要注意带宽 的问题
可以在一级设备上改用交换机
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23
4.3.4 网络连接设置
设置IP地址 设置网络掩码 设置网关地址 设置DNS服务器地址
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24
4.3.5 ICMP 工具故障检测
Ping的语法与参数
Ping [参数] [网址或域名]
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25
4.3.5 ICMP 工具故障检测
利用PING来诊断网络问题
1. Ping 127.0.0.1－测试TCP/IP协议是否正确 2. Ping 本机地址－测试网卡是否正确 3. Ping 网关地址－测试路由器是否正确 4. Ping 互联网上的机器－测试全部路由是否正确 5. Ping 互联网上的网址－测试DNS服务器是否配置正
小
改进的直接转发： 中
错误率 低 高 中
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15
型号
交换机
S-2550 S3550
路由器
R-2***
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16
以太网组网及故障排除实训
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17
4.3.1 用交叉线连接两个节点
第1讲_S7-200PLC的基础知识
1.3.2软元件介绍
输入继电器I 输出继电器Q
通用辅助继电器M 特殊继电器SM 定时器T
PLC用户数据存储器编程资源
S7-200软元件列表(12个)
变量存储器V 局部变量存储器L
顺序控制继电器S 模拟量输入/输映像寄存 器AI、AQ 高速计数器HC
计数器C
累加器AC
25
一、输入继电器I（Input Relay）
定义掉电保持存储器的个数:一次最多可以定义六个掉电保持区. 可定义掉电保持的存储单元:V、M、T、C
11
开机后数据的恢复 开机后，S7-200从EEPROM 中恢复程序块和系统块；同时， CPU检查RAM存储器，确认 超级电容器是否成功保存了 RAM存储器中的数据，若成 功保存，则RAM存储器保持 区域将保持不变。 V存储器中的保持区和非保持区，从 EEPROM中的相应区域恢复。若 RAM存储器的内容没有保持，CPU 会清除RAM存储器（包括保持区和 非保持区），并在上电后的第一个 扫描周期置保持数据丢失标志位 （SM0.2）为“1”，将EEPROM中 的数据恢复到RAM中。
21
编址举例： • 例如：某一控制系统选用CPU224，系统所需的输入 输出点数各为： 数字量输 入24点、数字量输出20点、 模拟量输入6点和模拟量输出2点。
①连接模块
0
主机 CPU224 模块 EM221 DI8 DC24V
1
模块 EM222 DO8 DC24V
2
模块 EM235 AI4/AQ1
• 通用辅助继电器（M）：也是一位存储器，但是它不与输入 点对应，也不与输出点相对应，它用来存储PLC内部的中间 变量，相当于继电器控制系统中的中间继电器。 • 辅助继电器的线圈、常开触点、常闭触点：在梯形图上的图 形符号与I/O继电器相同，只是标号字母名称不同。通用辅 助继电器的线圈和触点的关系和输出继电器的一样，但只有
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数据网络基础
主讲人：何光文
主要内容
网卡 集线器
网卡
➢ 网卡即网络接口卡(NIC)，又称网络适配器，是提供计算机 和网络之间通信连接的一种设备。
➢ NIC工作在物理层和数； • 实现以太网协议CSMA/CD；
网卡
ISA总线网卡
PCI总线网卡
PCI-X总线网卡
PCI-E总线网卡 PCMCIA总线网卡 USB总线网卡
主要内容
网卡 集线器
集线器
➢ 作用：集中连接所有节点，对接收到的信号进行再生整形 放大，扩大网络的传输距离；
➢ 特点： • 工作在物理层； • 采用广播方式发送数据； • 所有端口共享带宽。
集线器
网卡 工作站
双绞线
网卡 工作站
网卡 工作站
图2 集线器外观
图3 集线器模拟总线的数据收发原理
集线器
➢ 集线器连网的缺点： • 总带宽不变，规模扩大平均带宽减少； • 冲突域扩大，冲突加剧，网络性能会急剧下降。 • 不同数据率的集线器不能互连。
➢ 注：冲突域——传输数据时会产生冲突的范围。
谢谢 Thanks
网卡
➢ 网络接口卡分类方法很多，按总线划分： • ISA总线网卡； （ISA，工业标准总线结构） • PCI总线网卡； （PCI，周边元件扩展接口） • PCI-X总线网卡； （PCI-X，PCI的扩展架构） • PCI-E总线网卡； （PCI-E，极速PCI） • PCMCIA总线网卡； （PCMCIA，笔记本专用总线接口） • USB总线接口网卡； （USB，通用串行总线）
网卡
➢ 每个网卡都有一个全网唯一的地址用于被识别，被称为 MAC地址，也常被称为硬件地址，物理地址。对应于IP地 址、软件地址、逻辑地址。
图1 NIC通信过程示意图
网卡
➢ MAC地址结构 • MAC地址共6个字节即48位； • 前三个字节为组织唯一标识符即厂商标识符，由IEEE 的注册管理机构 RA负责分配； • 后三个字节为扩展标识符，由厂家自行分配。