第1讲续 10种现场总线标准与工业以太网.ppt

3. 以太网应用于工业现场的关键技术 (1) 工业以太网通信的实时性 长期以来，Ethernet通信响应的“不确定性”是它在工业现场设备中应用的致命弱点和主要障碍之一。 经研究表明，经过精心的设计，工业以太网的响应时间小于4ms，可满足几乎所有工业过程控制要求。 但随着以太网带宽的迅速增加（10/100/1000Mbs），冲突几率大大减小，加之相关技术的应用，数据传输的实时性不断提高，也使以太网逐渐趋于确定性 3.2 工业以太网的网络生存性 所谓网络生存性，是指以太网应用于工业现场控制时，必须具备较强的网络可用性。 即任何一个系统组件发生故障，不管它是硬件还是软件，都会导致操作系统、网络、控制器和应用程序乃至于整个系统的瘫痪，则说明该系统的网络生存能力非常弱。 工业以太网的生存性或高可用性包括以下几个方面的内容： （1）可靠性 （2）可恢复性 （3）可管理性 3.3 工业以太网的网络安全 以太网和TCP/IP的优势在于其在商业网络的广泛应用以及良好的开放性，可是与传统的专用工业网络相比，也更容易受到自身技术缺点和人为的攻击。 HT2012功能框图 加密技术 鉴别交换技术 访问控制技术 3.4 关于Ethernet“e”网到底 与目前的现场总线相比，以太网具有以下优点： （1）应用广泛 （2）成本低廉 （3）通信速率高 （4）可持续发展潜力大 4. 几种实时以太网简介 （1）工业控制网络的实时性要求 允许对事件进行实时相应的事件驱动通信 很高的可用性 很高的数据完整性 在有电磁干扰和电位差的情况下能正常工作 使用工厂内专用的传输线 网络通信的高实时性：数据处理就像发生在数据产生的时刻，其响应没有大的延时。 （2）工业以太网与实时以太网 将用于工业控制系统的以太网统称为工业以太网。主要通过采用减轻以太网负荷、提高网络速度、采用交换式以太网和全双工通信、采用信息优先级和流量控制以及虚拟局域网等技术。响应时间为5~10ms。工业以太网在技术上与商用以太网是兼容的。 对于响应时间小于5ms的应用，上述工业以太网已不能胜任。为了满足高实时性能应用的需要，各大公司和标准组织纷纷提出各种提升工业以太网实时性的技术解决方案。这些方案建立在IEEE802.3标准的基础上，通过对其和相关标准的实时扩展提高实时性，并且做到与标准以太网的无缝连接，这就是实时以太网。 IEEE1588------精确的时间同步协议 (3) 几种实时以太网 EPA（Ethernet for Plant Automation）实时以太网：（我国自行开发的标准） Ethernet/IP实时以太网：（ControlNet国际组织CI、工业以太网协会IEA和开放的DeviceNet供应商协会ODVA等共同开发的工业网络标准） Modbus-IDA实时以太网：(Modbus组织和IDA集团合并、联手开发，致力于建立基于Ethernet TCP/IP和Web互联网技术的分布式智能自动化系统） ProfiNet实时以太网：(由Profibus International组织提出的基于以太网的自动化标准。它构成从I/O级直至协调管理级的基于组件的分布式自动化系统的体系结构方案） Ethernet Powerlink实时以太网：(由奥地利BR公司于2001年开发，并在2002年成立了EPSG(Ethernet Powerlink Standardization Group)组织。战略伙伴有设备级通信协议和行规用户集团、工业自动化开放网络体系结构集团） EtherCAT实时以太网: （由德国Beckhoff公司开发，并得到ETG(EtherCAT Technology Group)组织支持。用于现场级的超高速I/O网络） Type 6 SwiftNet现场总线体系结构 TYPE 7 WorldFIP协议是EN50170欧洲标准的第三部分，物理层采用IEC61158.2标准，其产品在法国占有60%市场，在欧洲占有大约25%份额，它广泛应用于发电与输配电、加工自动化、铁路运输、地铁和过程自动化领域。 WorldFIP现场总线体系结构将系统分为三级，即现场级、控制级和监控级。它能满足用户各种需要，适合于各种类型的应用结构，集中型、分散型和主站/从站型。用单一的WorldFIP总线满足过程控制、工厂制造加工和各种驱动系统的需要。为了适应低成本的要求，开发了低成本的Device WorldFIP（DWF）总线，它是设备一级网络，能很好适应工业现场的各种恶劣环境，并具有本质安全防爆性能，可以实现多主站与从主站的通信。 Type7 WroldFIP现场总线体系结构 DWF:为适应低成本要求，开发了低成本的De