工业以太网技术及应用
工业以太网与现场总线技术及应用
工业以太网与现场总线技术及应用摘要：工业控制需要高速、廉价、易于集成的通信网络。
以太网就是这样的一种网络。
本文分析了工业以太网在现场总线控制系统中的应用前景,指出工业以太网的介入使现场总线能更好的满足实时控制的要求,并给出了工业以太网应用实例。
关键词：现场总线控制系统以太网 FCS一引言随着计算机和网络技术的发展，以智能化仪表和分散控制为特色的现场总线技术，把控制领域带入了一个新的时代。
它所倡导的全开放、全分散、互操作的思想，成了未来控制领域崭新的特点。
但是,目前的现场总线技术仍具有很大的局限性,在全开放、全分散控制等方面,仍存在许多需要解决的问题。
首先,在目前现场总线控制系统中,主要是低速现场总线,现场仪表和设备的计算能力和信息处理能力较低,主要用于数据采集和控制信号的输出,并实现PDI控制等一些简单的控制算法。
复杂的控制功能,如预测控制、神经网络控制、系统优化等,仍需要在PC机或工作站上实现。
其次,由于现场总线位于整个系统的最底层,只是系统的一个组成部分,仅仅现场总线仍不足以实现系统的全开放结构。
同时,目前已经出现了Profibus 、Foundation Fieldbus等几十种现场总线。
由于每种现场总线代表着不同厂商的利益,各大厂商进行了激烈的市场竞争,这些现场总线很难实现统一。
因为不同现场总线产品不能实现互操作,一旦用户选择某种现场总线,今后就会被局限于这种现场总线,再选择另一种现场总线,必须付出高昂的代价。
因此,在现场总线的迅速发展过程中，形成一个统一的协议却始终是一个争论的焦点。
为了解决以上全分散、全开放、不同协议的现场总线系统集成问题,人们开始逐步达成一个共识，即向以太网靠拢将成为今后现场总线发展的一个趋势。
二以太网进入现场总线以太网具有传输速度高、低耗、易于安装和兼容性好等方面的优势,由于它支持几乎所有流行的网络协议,所以在商业系统中被广泛采用。
它具有如下特点：(1)以太网是目前应用最广泛的计算机网络技术,它受到广泛的技术支持,因此容易获得控制领域生产厂家的认可。
工业以太网的特色技术及其应用选择
工业以太网的特色技术及其应用选择发布时间：2007-05-15浏览次数：105 | 我要说几句 |•» 用户解决方案2012优秀论文合订本•» NIDays2012产品演示资料套件•» 《提高测量精度的七大技巧》资源包•» LabVIEW 2012评估版软件关键词：工业以太网实时特色技术编者按：工业以太网成为自动化领域业界的技术热点已有时日，其技术本身尚在发展之中，还没有走向成熟，还存在许多有待解决的问题。
究竟什么是工业以太网，它有哪些特色技术，如何应用与选择适合自己需求的工业以太网技术与产品，依然是今天人们所关心的问题。
一什么是工业以太网工业以太网技术，是以太网或者说是互联网系列技术延伸到工业应用环境的产物。
前者源于后者又不同于后者。
以太网技术原本不是为工业应用环境准备的。
经过对工业应用环境适应性的改造，通信实时性改进，并添加了一些控制应用功能后，形成了工业以太网的技术主体。
因此，工业以太网是一系列技术的综称。
二工业以太网涉及企业网络的各个层次企业网络系统按其功能划分，一般称为以下三个层次：企业资源规划层(Enterprise Resource Plan NI ng, ERP)、制造执行层(Manufacturing Excurtion System, MES)和现场控制层(Field Control System，FCS)。
通过各层之间的网络连接与信息交换，构成完整的企业信息系统。
(见图1)图中的ERP与MES功能层属于采用以太网技术构成信息网络。
这个层次的工业以太网，其核心技术依然是信息网络中原本的以太网以及互联网系列技术。
工业以太网在该层次的特色技术是对其实行的工业环境适应性改造。
而现场控制层FCS中，基于普通以太网技术的控制网络、实时以太网则属于该层次中工业以太网的特色技术范畴。
可以把工业以太网在该层的特色技术看作是一种现场总线技术。
除了工业环境适应性改造的内容之外，通信实时性、时间发布与同步、控制应用的功能与规范，则成为工业以太网在该层次的技术核心。
工业以太网技术方案
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。
工业以太网在工业中的应用
工业以太网在工业中的应用1 引言需求的转变产生工业以太网。
在大型控制系统中，大多采用专门为控制系统而设计的实时控制网络，称为现场总线系统（FCS）。
FCS是顺应智能现场仪表而发展起来的，它的初衷是用数字通讯代替4～20mA模拟传输技术，但随着现场总线技术与智能仪表管控一体化（仪表调校、控制组态、诊断、报警、记录）的发展，使FCS在控制领域内引起了一场前所未有的革命。
在过去的十几年间，在工厂自动化和过程自动化领域中，FCS是现场级通信系统中的主流解决方案。
不过，随着技术的不断进步和发展，传统现场总线越来越多地表现出了其本身的局限性。
一方面，随着现场设备智能程度的不断提高，控制变得越来越分散，分布在工厂各处的智能设备之间以及智能设备和工厂控制层之间需要连续地交换控制数据，这使得现场设备之间数据的交换量飞速增长；另一方面，随着计算机技术的发展，企业希望能够将底层的生产信息整合到统一的全厂信息管理系统中，于是，企业的信息管理系统需要读取现场的生产数据，并通过工业通信网络实现远程服务和维护，因此，纵向一致性也成为热门的话题，用户希望管理层和现场级能够使用统一的、与办公自动化技术兼容的通信方案，这样可以大大简化工厂控制系统的结构，节约系统实施和维护的成本。
基于这样的需求，以太网技术（Ethernet）开始逐渐从工厂和企业的信息管理层向底层渗透，以太网技术开始应用于工厂的控制级通信。
以太网具有传输速度高、低耗、易于安装和兼容性好等方面的优势，由于它支持几乎所有流行的网络互联协议，所以在商业系统中被广泛采用。
但是传统以太网是为面向办公自动化等实时性要求不高的领域而设计的，它采用总线式拓扑结构和多路存取载波侦听碰撞检测（CSMA/CD）通讯方式,在实时性要求较高的场合下，重要数据的传输过程会产生传输延滞，这被称为以太网的“不确定性”。
研究表明：商业以太网在工业应用中的传输延滞在2～30ms之间，这是影响以太网长期无法进入过程控制领域的重要原因之一。
工业以太网案例—现代制造业
工业以太网案例—现代制造业随着科技的不断发展，现代制造业不断追求更高的效率和更加智能化的生产方式。
工业以太网作为现代制造业中不可或缺的通讯网络技术之一，在多个领域得到了广泛应用。
本文将介绍工业以太网在现代制造业中的应用案例。
案例一：汽车生产厂商汽车制造业是一个典型的现代制造业行业，汽车品牌商常常需要不断升级或更新车型。
而这个过程需要最快的响应速度和最精准的生产效果。
这就需要高效的生产线所支持的计划生产和自动化生产环境。
为了实现自动化与智能化，许多汽车厂商选择使用工业以太网技术构建智能工厂。
工业以太网技术的应用，能够大幅提高生产的效率、降低故障率、实现自动化流程控制和产品质量的管理。
汽车厂商通过使用工业以太网技术，可以连接整个车辆生产流程的各个节点和信息系统，从而提高整车生产的灵活性和效率，同时降低生产成本，提高产品质量的稳定性和可靠性。
案例二：机床制造商机床是一种高精度工具机，广泛用于制造切削、钻孔、弯曲和磨削等使用。
机床制造商在生产过程中，通常需要通过多种方式进行数据的传输和交流，以保障机床生产的准确性、效率和稳定性。
工业以太网技术可以为机床制造商提供高速数据传输和即时反馈的服务，从而提高整个机床生产过程的效率和质量。
工业以太网技术能够实现对机床的控制和监控。
机床制造商可以利用工业以太网网络，来监测机床生产过程中各个关键指标的变化、制定机床的操作计划以及改进机床的设计和改进等。
除此之外，工业以太网还能够实现远程诊断和快速故障排除，减少机床维修和保养的成本和时间。
案例三：集成电路制造商集成电路制造商是一种高技术的制造企业，传统的制造模式侧重于人工操作，生产效率低下。
但是工业以太网技术的应用，能够实现生产流程的智能化管理和自动化控制。
通过使用工业以太网技术，集成电路制造商可以提高生产效率、降低能源消耗和减少人为操作误差。
同时，利用工业以太网实现对整个生产过程的自动化控制和高效监控，不仅提高了生产效率，还增加了生产的灵活性和生产过程的可视化程度。
工业控制网络与人机界面组态技术第八章+工业以太网技术与应用
3．CIP 封装
封装数据包包头的格式如图4．52 所示，包 头长度为24B，其有效数据段的长度为0~65511B。 数据按照规定的格式封装好后，作为TCP 或UDP 报文中的数据段传输。
图4．52 封装数据包包头格式
3．CIP 封装
在命令域，可能的命令有：
●NOP：空操作命令，无论是会话发起者还是 目标都可能发送。接受者应该忽略报文中包含的任 何数据，并且不回复。
而UDP 报文只包含实时数据，其含义在连接建 立时已经定义好。通过UDP 来传输隐式报文，报文 效率较高，通信实时性较好，而且由于UDP 报文较 短，传输所需要的时间可观测性就较强，通信确定 性也相对较高。而UDP 报文传输带来的可靠性低下 的问题由CIP 解决，即如果发生报文丢失或差错的 情况下，由CIP 通知发送节点重新发送报文。
第六章 工业以太网技术与应用
近几年来，随着互联网技术的普及与推广，以太网得 到了飞速的发展，特别是以太网通信速率的提高、以太网 交换技术的发展，给以太网的非确定性问题的解决带来了 新的契机。
首先，以太网通信速率的一再提高，从10M到100M到 1000M甚至10Gbps，在相同通信量的条件下，通信速率的 提高意味着网络负荷的减轻和碰撞的减少，也就意味着确 定性的提高；
些必要的信息组成报文，发送到网络上，报文接受 节点根据报文的MID来判断报文是不是发给自己的， 如果符合接受条件，就接受该报文。
◆基于生产者/消费者模型的网络除了支持点对
点外还支持组播通信，这样通信效率就会更高，也 因而成为其优点之一。
CIP的主要特点
多播通信与点对点通信相比的优点： 1） 把同样的报文发给多个节点，提高了效率 2） 在多播通信中，每个节点接受到报文的时间不受
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。
工业以太网技术及应用
工业以太网相关技术及其应用摘要：首先，介绍了现场总线技术的现状和发展趋势，详细介绍了工业以太网的相关技术,最后介绍了目前工业以太网的应用和工业以太网的发展前景。
关键词：以太网自动化技术0 引言过去十几年中，现场总线是工厂自动化和过程自动化领域中现场级通讯系统的主流解决方案。
但随着自动化控制系统的不断进步和发展，传统的现场总线技术在许多应用场合已经难以满足用户不断增长的需求。
以太网已经在局域网和Internet上取得了巨大的成功，在整个企业的信息系统中，以太网已经非常成功的应用于市场经营管理层、生产管理层和过程监控层。
如果能够在底层设备网络上引入以太网不仅可以使现场设备层、过程控制层和管理层在垂直层面方便集成，更能降低不同厂家设备在水平层面上的集成成本。
以太网技术由于具有成本低、通信速率和带宽高、兼容性好、软硬件资源丰富、广泛的技术支持基础和强大的持续发展潜力等诸多优点，在过程控制领域的管理层已被广泛应用。
事实证明，通过一些实时通信增强措施及工业应用高可靠性网络的设计和实施，以太网可以满足工业数据通信的实时性及工业现场环境要求，并可直接向下延伸应用于工业现场设备间的通信。
2 工业以太网相关技术2.1 工业以太网简介工业以太网一般是指在技术上与商业以太网(即IEEE802.3标准)兼容，但在产品设计时，材质的选用、产品的强度、适用性以及实时性等方面能够满足工业现场的需要，也就是满足环境性、可靠性、安全性以及安装方便等要求的以太网。
以太网是按IEEE802.3标准的规定，采用带冲突检测的载波侦听多路访问方法(CSMA/CD)对共享媒体进行访问的一种局域网。
其协议对应于ISO/OSI七层参考模型中的物理层和数据链路层，以太网的传输介质为同轴电缆、双绞线、光纤等，采用总线型或星型拓扑结构，传输速率为10Mbps, 100Mbps, 1000Mbps 或更高。
在办公和商业领域，以太网是最常用的通信网络，近几年来，随着以太网技术的快速发展，以太网技术已开始广泛应用于工业控制领域，它是现代自动控制技术和信息网络技术相结合的产物，是下一代自动化设备的标志性技术，是改造传统工业的有力工具，同时也是信息化带动工业化的重点方向。