l什么是工业以太网

　　一般来讲，工业以太网在技术上与商用以太网(即IEEE 802.3标准)兼容，但在产品设计时，在材质的选用、产品的强度和适用性方面能满足工业现场的需要。即满足以下要求:

　　(1)环境适应性。包括机械环境适应性(如耐振动、耐冲击)、气候环境适应性(工作温度要求为一40~+85'C，至少为一20~+70'C，并要耐腐蚀、防尘、防水)、电磁环境适应性或电磁兼容性日.-IC应符合EN 50081-2、EN 50082-2标准。

　　(2)可靠性。工业以太网产品要适应工业控制现场的恶劣环境。

　　(3)安全性。在易爆或可燃的场合，工业以太网产品还需要具有防爆要求，包括隔爆、本质安全两种方式。

　　(4)安装方便，适应工业环境的安装要求。

　　为了解决在不间断的工业应用领域，在极端条件下网络也能稳定地工作的问题，一些公司专门开发和生产了导轨式收发器、集线器和交换机系列产品，安装在标准DIN导轨上，井有冗余电源供电，接插件采用牢固的DB9结构。另外，一些公司还专门开发和生产了用于工业控制现场的加固型连接件(如加固的阳衔接头、具有加固RJ45接头的工业以太网交换机、加固型光纤转换器/中继器等)，可以用于工业以太网变送器、执行机构等。

　　众所周知，以太网由于采用CSMNCD的介质访问控制机制，而具有通信不确定性的特点，并一度成为它应用于现场总线的主要障碍。因此，仅仅通过采取A些措施，提高以太网设备应用的可靠性和环境适应性，工业以太网仍然没有能够解决通信实时性问题。为此，世界各大公司开始研究基于以太网的通信确定性和实时性问题，并取得了一些重要成果，其中有些成果已通过了工业现场的实际应用验证。

　　2.工业以太网协议简介

　　前现场总线体系中，基于以太网的通信协议除了现场总线应用行规国际标准IEC 61784-1中包含的HSE、EthernetlIP、Profrnet之外，还包括EPA、EtherCAT、Ethernet PowerLink、Vnet/E、TCnet、ModbuslIDA等6个新的提案。

　　HSE是现场总线基金会在摒弃了原有高速总线田之后的新作。FF现场总线基金会明确 将HSE定位于实现控制网络与互联网Internet的集成。由HSE链接设备将Hl网段信息传送到以太网的主干上并进一步送到企业的ERP和管理系统。操作员在主控室可以直接使用网络浏览器查看现场运行情况。现场设备同样也可以从网络获得控制信息。

　　HSE在低4层直接采用以太网+ TCP店，在应用层和用户层直接采用FF H1的应用层服务 和功能块应用进程规范，并通过链接设备(Linking Device)将FF H1网络连接到HSE网段上，HSE链接设备同时也具有网桥和网关的功能，它的网桥功能能够用来连接多个H1总线网段， 使不同Hl网段上面的H1设备之间能够进行对等通信而无需主机系统的干预。HSE主机可以与所有的链接设备和链接设备上挂接的Hl设备进行通信，使操作数据能传送到远程的现场设备，并接收来自现场设备的数据信息，实现监控和报表功能。监视和控制参数可直接映射到标准功能块或者"柔性功能块" (FFB)中。

　　今天的控制系统和工厂自动化系统，以太网的应用几乎已经和PLC一样普及。但现场工程师们对以太网的了解，大多来自他们对传统商业以太网的认识。很多控制系统工程的实施是直接让IT部门的技术人员来进行的。但是， IT工程师们对于以太网的了解，往往局限于办公自动化商业以太网的实施经验，可能导致工业以太网在工业控制系统中实施的简单化和商业化，不能真正理解工业以太网在工业现场的意义，也无法真正利用工业以太网内在的特殊功能，常常造成工业以太网现场实施的不彻底，给整个控制系统留下不稳定因素。

　　工业以太网不是仅指物理层和链路层的Ethernet，而是指基于Internet技术的以太网，即Ethernet+TσIUDPIIP+应用层。这里，在传输层采用UDP比TCP协议更能满足通信实时性 的要求，以太网技术是未来控制网络的最佳解决方案，以太网一直延伸到企业现场设备控制层(即一网到底)，这是控制网络发展的必然趋势，工业以太网主导现场总线也已成为许多专家的共识。

　　3.选择正确的工业以太网

　　那么选择正确的工业以太网要考虑哪些因素?简单来说，要从以太网通信协议、电源、通信速率、工业环境认证考虑、安装方式、外壳对散热的影响、简单通信功能和通信管理功能、电口或光口的考虑。这些都是最基本需要了解的产品选择因素。如果对工业以太网的网络管理有更高要求，则需要考虑所选择产品的高级功能，如:信号强弱、端口设置、出错报警、串口使用、主干( TrunkingTM)冗余、环网冗余、服务质量(QoS)、虚拟局域网(咀AN)、简单网络管理协议(SNMP)、端口镜像等其他工业以太网管理交换机中可以提供的功能。不同的控制系统对网络的管理功能要求不同，自然对管理型交换机的使用也有不同要求。控制工程师们应该根据其系统的设计要求，挑选适合自己系统的工业以太网产品。

　　由于工业环境对工业控制网络可靠性能的超高要求，工业以太网的冗余功能应运而生。

　　从快速生成树冗余(RSTP)、环网冗余(R叩idRingTM)到主干冗余(TrunkingTM)，都有各自不同的优势和特点，控制工程师们可以根据自己的要求进行选择。

　　4.基于工业Ethernet的某产品装配生产线

　　(1)硬件配置:①AWS8248V一体站。标准工业级一体化工作站，工业级主板PCA-

　　6179V、Pentium III 1 GHz、256MBSDRAM以及4阅BHDD:②操作系统为Windows 20∞Server。 ③通用网络控制器UN02053。板载低功耗300MHz级CPU、64MRAM、两个10M/100M自适应网卡、8路DIlDO、DB15VGA连接器，可外挂HDD。④ADAM55100 ADAM5510是基于PC的可独立完成数据采集与控制的可编程控制器，系统在恶劣的工业环境中可靠运行。⑤AD-

　　AM50170 8路模拟量输入、16位分辨率;⑥ADAM 50500 7路数字量输入(输入范围0~30V)、 8路数字量输出;⑦ADAM 5053 0 16路数字量输入(输入范围0~30V)。

　　(2)特点:所有ADAM 5510与UNO通用网络控制器采用邸485进行数据通信;使系统网 络拓扑图结构清晰，易于维护;条形码阅读器通过RS232C与UNO通用网络控制器进行数据通信; LCD显示器FPM3150通过DB15VGA连接器与UNO通用网络控制器进行连接;所有UNO通用网络控制器通过以太网与AWS8248V进行数据通信;每操作台之间的联系均通过网 络构成，每个操作点上都可以浏览整个生产线上的过程信息，操作方式较之传统方式更加简单可靠。由于采用了网络及现场总线传递过程数据，多种信息的交换仅依靠网缆或屏蔽双绞线即可完成，这样就极大减少了系统施工时的布线工作量，也为今后系统的维护及故障查找提供了方便。过程参数的数字化传递，避免了模拟量传输所带来的漂移、抗干扰等问题，大大提高了系统的稳定性。若今后机组工艺、设备发生变更，只需要在总线上增添或摘除相应节点，并对软件作少量修改即可。

　　责任编辑：GOCN