【推荐下载】以太网在工业控制中的应用.pdf

张小只智能机械工业网

以太网在工业控制中的应用

1引言

 以太网发端于1973年在美国xerox公司paloalto研究中心工作的metcalfe与

boggs2人所设计的一种以同轴电缆位共享介质的实验网络。万兆位以太网规范

ieee802.3ae被批准为ieee正式标准，标志着以太网技术已经从一项只能传输数据的基

于共享介质的半双工局域网技术发展成一项覆盖局域网、城域网和广域网的综合性技

术。成为目前最为流行的局域网体系结构。以太网最典型的应用形式是ether+tcp/ip，

即灵活的ethernet底层加上几乎以成通用标准的网络传输协议tcp/ip，使得以太网能够

非常容易的集成到以internet和web技术为代表的信息网络中。

 大多数网络软件使用tcp协议。并且在以太网中，tcp从不被设计去传送实时操

作。它提供可靠传送，但是这意味着重发丢失的信息包，而不管是否导致延迟。它提

供安全连接，但是这意味必须管理和等待许多资源。为了实时通讯，通常为其他用户

设计网络堆栈。

 2实时以太网硬件

 2.1csma/cdbackoff运算法则

 大多数ip-basedlans使用流行的802.3以太网网络标准。此以太网提供快速、高

效率传输，速率为10或100mbps。但是在工业控制环境中，以太网不提供确定的节点

访问网络时间。它使用一个仲裁运算法则，命名为带有冲突检测的载波侦听多路存取

（csma/cd）。通过使用csma/cd决策算法，在发送数据之前每个节点都监控线路。如果

节点发现线路空闲，它就开始传送。否则，它就一直等待到空闲。大多数时间，监控

线路能确保避免冲突发生，如图1所示。

张小只机械知识库

张小只智能机械工业网

 此以太网足够快，以至于节点等待线路空闲的时间仅仅带来一个小跳跃延迟。

这样有1个可能性，2个节点将同时等待同样的传送到终端。在这种情况中，它们都将

探测到一个空闲线路，并在同时开始传送。这将导致1个冲突，两节点必须为访问作

出决断如图2所示。

 图2当有两个节点等待使用线路时，大多数冲突就会发生。当第一个节点完成

传送，另外两个节点将开始试图在同一时间去发送。

 当一个节点发现一个冲突，它将退让并在再次尝试之前等待两个时隙（slots）。

如果再试失败，最大等待时间将加倍，节点将等待下一个随机周期。运算法则持续，

直到网络被捕获。在一个10mbps的网络上，时隙是51.2mu;s。在一个100mbps网络

上，一个时隙仅仅5.12mu;s。但是当运算法则不能持续运行，在10次尝试之后

（1024个时隙延迟slotdelays）它将停止加倍，在16次尝试之后宣告失败。因此，指

数级backoff运算法则将导致不可预知延迟的产生。

 tips:感谢大家的阅读，本文由我司收集整编。仅供参阅！

张小只机械知识库