工业以太网总线

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1、各各类类总总线线系系统统统统0工业以太网络技术工业以太网(Industrial Ethernet)是西门子公司提出的一种基于以太网的工业通讯模式，它遵循国际标准IEEE802.3。工业以太网和局域网都是采用和局域网的计算机互连，便于共享网络中的数据，可以用技术特点 兼容性好，适合于解决控制系统中不同厂商设备的兼容和互操作等问题。 数据传输速率高、传输距离远，具有10大可达150km。大可达150km。 可以通过Internet对企业生产进行远程监控。实现办公自动化网络与工业控制网络的无缝连接，实现企业管控一体化。 抗干扰能力强，适应严酷的工业生产环境。 快速的网络故障定位与诊断。传输介质和连接

2、器目前采用多芯双绞线作为短距离信息传输，无线作为中距离信息传输，光纤作为远距离信息传输。多芯双绞线常用的有8芯、4芯两种，使用是西门子公司提出的一种基于以太网的工业通讯模式。工业以太网和局域网都是采用TCP/IP协议，因而可以直接和局域网的计算机互连，便于共享网络中的数据，可以用IE浏览器访问终端数据。兼容性好，适合于解决控制系统中不同厂商设备的兼容和互操作等问题。100M/bits的自适应传输速率，传输距离最1对企业生产进行远程监控。实现办公自动化网络与工业控制网络的抗干扰能力强，适应严酷的工业生产环境。目前采用多芯双绞线作为短距离信息传输，无线作为中距离信息传输，光纤作为远距芯两种，使用R

3、J45(俗称水晶头)连接器作接线端子。Profinet -工业以太网技术 西门子Profinet由PROFIBUS国际组织（PROFIBUS International一种基于工业以太网和IT标准的现场总线通信系统，具有比自动化控制领域中得到越来越广泛地应用。Profinet为自动化通信领域提供了一个完整的网络解决方案，其功能包括模块，依次为实时通信、分布式现场设备、运动控制、分布式自动化、网络安装、标准和信息安全、故障安全和过程自动化，并且可以完全兼容工业以太网和现有的现场总线（如PROFIBUS）技术。场总线（如PROFIBUS）技术。通过集成Profinet接口，分布式现场设备可以直接连

4、接到Link（ Profinet和PROFIBUS之间的代理服务器）可以将一个成到Profinet当中。通过Profinet的同步实时（IRT）功能，可以轻松实现对伺服运动系统的控制。在Profinet同步实时通讯中，每个通讯周期被分成两个不同的部分，一个是循环的、确定的部分，称之为实时通道；另外一个是标准通道，标准的输。PROFIBUS International，PI）推出， 是新一代标准的现场总线通信系统，具有比PROFIBUS更多的优点，在自动化控制领域中得到越来越广泛地应用。为自动化通信领域提供了一个完整的网络解决方案，其功能包括8个主要的模块，依次为实时通信、分布式现场设备、运动控

5、制、分布式自动化、网络安装、IT标准和信息安全、故障安全和过程自动化，并且可以完全兼容工业以太网和现有的现2接口，分布式现场设备可以直接连接到Profinet上。通过IE/PB 之间的代理服务器）可以将一个PROFIBUS网络透明的集）功能，可以轻松实现对伺服运动系统的控制。在同步实时通讯中，每个通讯周期被分成两个不同的部分，一个是循环的、确定的部分，称之为实时通道；另外一个是标准通道，标准的TCP/IP数据通过这个通道传Profinet实时通信一种基于TCP/IP的工业以太网技术，根据响应时间的不同，通讯方式：1. 提供两类实时通讯，通道分为标准通讯通道，使用TCP/IP协议的非实时通讯通道

6、。1、Profinet标准通讯Profinet基于工业以太网技术，使用TCP/IP设备参数化、组态和 读取诊断数据。其响应时间在Profinet基于工业以太网技术，使用TCP/IP设备参数化、组态和 读取诊断数据。其响应时间在2、Profinet实时通讯 ( RT)对于传感器和执行器设备之间的数据交换，主要用于工厂自动化，系统对响应时间的要求严格，这一类没有时间同步要求，大概需要3、Profinet同步实时通讯 (IRT)同步实时（Isochronous Real-Time, IRT）技术可以满足现场通讯中要求时间同步的场合例如运动控制，电子齿轮。在100个节点下，其响应时间要小于小于1s，保

7、证及时的、确定的响应。的工业以太网技术，根据响应时间的不同，Profinet支持下列三种提供两类实时通讯，通道分为RT实时通道和IRT实时通道；2.还包括一个协议的非实时通讯通道。TCP/IP协议和IT标准的非实时通讯通道，主要用于读取诊断数据。其响应时间在100 ms的量级。3TCP/IP协议和IT标准的非实时通讯通道，主要用于读取诊断数据。其响应时间在100 ms的量级。对于传感器和执行器设备之间的数据交换，主要用于工厂自动化，系统对响应时间的要求严格，这一类没有时间同步要求，大概需要510ms的响应时间。）技术可以满足现场通讯中要求时间同步的个节点下，其响应时间要小于1ms，抖动误差要P

8、rofinet分类Profinet IO ， Profinet CBA 。1、 Profinet IO 以交换式以太网全双工操作和100Mbit/s带宽为基础，用于分布式其工作性质类似于PROFIBUSDP。网络节点分为最大节点数128/256/512。传感器、执行机构等连接到到网络中。到网络中。2、 Profinet CBA 把典型的控制环节做成标准组件，这些标准组件可以完成不同的标准控制任务复杂的控制任务，可以分解成若干个不同的标准任务就是模块化的现场总线网络，它特别适用于大型控制系统IO。带宽为基础，用于分布式I/O自动化控制系统，。网络节点分为IO 控制器/ IO 设备/ IO 监视器

9、。传感器、执行机构等连接到I/O设备上，通过I/O设备连接4这些标准组件可以完成不同的标准控制任务。一个可以分解成若干个不同的标准任务。即网络模块化， Profinet CBA它特别适用于大型控制系统。通信速率略低于ProfinetProfinet IO Profinet CBA5CPU模块通讯模块通讯模块分布式IO模块6传输介质目前PROFINET支持百兆以太网100BASE作为短距离信号传输。两种常用连接器：100BASE-TX，采用两对双绞屏蔽线(GP22系列)7网络拓扑PROFINET 网络支持星型、树型、总线型、环形和混合型网络拓扑结构。 S7S7- -1500 1500 作为作为

10、IO IO 控制器控制器 S7S7- -300 300 作为作为 IO IO 控制器控制器 带有带有 SCALANCE W SCALANCE W 的工业的工业WLAN WLAN 无线移动通讯无线移动通讯 带有带有7 7个电气端口和个电气端口和3 3个光学个光学网络支持星型、树型、总线型、环形和混合型网络拓扑结构。8 带有带有7 7个电气端口和个电气端口和3 3个光学个光学端口的端口的 SCALANCE X 307SCALANCE X 307- -3 3 带有集成带有集成 2 2 端口交换机的端口交换机的ET 200SP ET 200SP 分布式分布式IOIO 带有四个电气端口的带有四个电气端口

11、的SCALANCE X 204 SCALANCE X 204 交换机交换机 PROFINET/PROFINET/工业以太网工业以太网 IE/PBIE/PB- -Link PN IOLink PN IO网络转换网络转换网关网关 PROFIBUS DPPROFIBUS DP网络网络 带有带有2 2个光学端口的个光学端口的 ET 200SET 200SEtherCAT -工业以太网技术 倍福实时以太网：超高速以太网直达端子模块Beckhoff 基于以太网现场总线系统的EtherCATTechnology）技术具有性能优异、拓扑结构灵活和系统配置简单等特点。利用以太网和因特网技术实现垂直优化集成，网络

12、容量几乎无限。化协议，它既可以在以太网帧内直接传送，也可以封装为EtherCAT 网络性能：1000 个分布式I/O 数据的刷新时间仅为周期时间。单个以太网帧最多可进行1486字节的过程数据交换，几乎相当于周期时间。单个以太网帧最多可进行1486字节的过程数据交换，几乎相当于数字输入和输出，而这一数据量的传输所花费的时间仅为通讯每100 s 执行一次。可在这一周期时间内更新带有命令值和控制数据的所有轴的实际位置及状态，分布时钟技术（XFC）使轴的同步偏差小于目前运用越来越多的工业以太网技术，伺服产品涉及松下、汇川、欧姆龙、台达、基恩士、三洋、多摩川，还有研华运动控制卡，鸣志、雷赛步进等都支持包

13、括四个品牌机器人（ABB，KUKA，FANUC技术是未来总线发展趋势。EtherCAT（Ethernet for Control Automation ）技术具有性能优异、拓扑结构灵活和系统配置简单等特点。利用以太网和因特网技术实现垂直优化集成，网络容量几乎无限。EtherCAT 是用于过程数据的优化协议，它既可以在以太网帧内直接传送，也可以封装为UDP/IP 数据报文。数据的刷新时间仅为30 s 包括端子模块字节的过程数据交换，几乎相当于12000个9字节的过程数据交换，几乎相当于12000个数字输入和输出，而这一数据量的传输所花费的时间仅为300s。与 100个伺服轴的执行一次。可在这一周

14、期时间内更新带有命令值和控制数据的所有轴的）使轴的同步偏差小于1微秒。目前运用越来越多的工业以太网技术，伺服产品涉及松下、汇川、欧姆龙、台达、基恩士、三洋、多摩川，还有研华运动控制卡，鸣志、雷赛步进等都支持EtherCAT总线，FANUC，安川）也都支持该总线，工业以太网EtherCAT 用于实现自动化的超高速通讯技术亮点 以太网直达端子模块具有完全连续性 以太网过程接口可从1位扩展到 64kB 首款真正的、用于现场层的以太网解决方案 精确计时，适合时间同步协议协议 直接内置于以太网帧内的优化协议 完全由硬件实现 用于路由和接口：UDP 数据报文 传递时进行处理 用于精确同步的分布式时钟 时间

15、戳数据类型，用于纳秒范围内的分辨率 用于高分辨率测量的过采样数据类型接口 用于标准以太网设备的交换机端子模块 用于现场总线设备的现场总线端子模块 分布式串行接口 通讯网关 连接至其它EtherCAT 系统的网关开放性10开放性 与以太网完全兼容 可以通过交换机和路由器运行 可以与其它协议混合运行 互联网技术（Web 服务器、FTP 等） 可与现有的总线端子模块系列兼容 协议完全公开 EtherCAT 是IEC、ISO 和SEMI 标准以太网直达端子模块以太网系统直达系统中的每个设备，即直达每个端子模块；无需使用子总线。耦合设备中的物理层由 100BASE-TX 或FX 转换为E-bus端子排内

16、的E-bus 信号类型（LVDS）并不是专用的，它还可用于末端，物理总线特性被转换回100BASE-TX标准。以太网系统直达系统中的每个设备，即直达每个端子模块；无需使用子总线。耦合设备中bus，以满足电子端子排等模块化设备的需求。）并不是专用的，它还可用于 10Gbit 以太网。在端子排标准。11网络拓扑 总线形、树形或星形拓扑结构 一个网络内最多可容纳65,535 台设备 网络规模近乎无限（ 500km），经济高效的电缆敷设：工业以太网电缆（CAT 5） 有无交换机均可运行 物理层： Ethernet 100BASE-TX 通过双绞线，2 个从站之间的距离最远可达100米 Ethernet 100BASE-TX 通过光纤电缆，2 个从站之间的距离最远可达2千米2 个从站之间的距离最远可达2千米 支持总线网段的热连接Beckhoff 可为所有常用的I/O 和现场总线系统提供全系列的总线组件。12Beckhoff EtherCATEtherCAT端子模块结构13