工业以太网

工业以太网系统需要比办公以太网更加稳定可靠。

以太网，尤其是工业以太网近来已成为制造业的热门词汇。虽然类似，却各有特点，各有优势。本文将介绍以太网和工业以太网，并比较二者的不同。

<strong>何谓以太网？</strong>

以太网最早出现于1970年代，之后按照IEEE 802.3实施了标准化。以太网是指符合IEEE 802.3标准的局域网(LAN)产品组，IEEE802.3是一组电气与电子工程师协会(IEEE)标准，用于定义有线以太网媒体访问控制的物理层和数据链路层。这些标准也说明子配置以太网网络的规则，以及各种网络元件如何彼此协作。以太网支持多台计算机通过一个网络连接，没有它，现代社会采用的各种设备之间可能无法通信。以太网是一种全球化的电线电缆系统标准，这些电线电缆将多台计算机、设备、机器等通过企业的单个网络连接在一起，以便所有计算机彼此通信。以太网的雏形是一条电缆，它支持多台设备连接至同一网络。如今，以太网网络可根据需要扩展和覆盖新设备。以太网是目前全球最受欢迎、使用范围最广泛的网络技术。

<strong>工业以太网的工作原理</strong>

本视频将讨论模拟器件在PoE（以太网供电）领域的地位，包括我们在新兴的IEEE802.3bt高功率PoE标准中的地位。

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在本系列第一部分中，我们考察了以太网在工业自动化和控制领域相比现场总线的各种优势。以太网解决方案具有卓越的带宽优势和设备成本优势，还能轻松延伸到整个工厂，用单个网络就能连通车间系统和企业IT系统。以第三个特性为基础，我们还在第二部分开始探讨了融合型全厂以太网架构(CPwE)，这是罗克韦尔自动化有限公司与思科公司联合开发的一种参考架构，其目的是鼓励通过结合使用标准以太网和IP套件实现IAC系统的现代化。

<strong>CPwE概述与总结</strong>

从本质上来讲，CPwE是为了帮助制造商越过不同传统串行网络的复杂性并实现必要的服务整合、简便维护和高可用性，帮助他们为工业物联网等应用案例做好准备。通过把IT和控制工程师以及他们各自负责的系统整合起来，CPwE能够地最大限度地优化工业作业，大幅提高原材料的利用率，确保产品和服务的及时交付。

EtherNet/IP®已经成为CPwE的主要载体，因为它是连通思科的以太网到厂框架（包括安全和网络架构）和罗克韦尔自动化有限公司的Logix控制平台及FactoryTalk平台一体化架构之间的桥梁。CPwE实施方案中的工业以太网交换机通过对EtherNet/IP的原生支持，集成了通用型工业协议。

在本系列第一部分中，我们探讨了以太网在自动化行业中的重要性，谈到了其相对于传统现场总线的优势。对于初创企业来说，以太网解决方案具有卓越的优势、能效比和设备选择自由性，这些优势全部来自其底层技术的灵活性、数十年的发展以及供应商群体的成熟度。

在本部分，我们将看看EtherNet/IP®，并考察如何在全厂自动化和控制系统中实施EtherNet/IP®。该标准以以太网为基础，基本兼容现有基础设施，这使其成为提升工厂性能、优化成本控制的绝佳选择。

思科与罗克韦尔自动化有限公司(Rockwell Automation)在2011年联合发布的一份出版物中解释道，“在竞争激烈的制造环境中，要实现必要的灵活性、可见性和效率，采用开放式行业标准网络技术的单一系统架构显得至关重要。”

<strong>EtherNet/IP是自动化的基础：一种同时面向车间和企业网络的应用层协议</strong>

在2013年11月开展“移动性、以太网和无线网络调查”时，Control Engineering（控制工程）杂志调查了200名受访者，结果发现EtherNet/IP是同类中运用最广泛的行业协议，远远领先于同领域的其他协议。超过70%的受访者称其设施中采用的是EtherNet/IP。

目前，世界各地的制造工厂都依赖以太网解决方案来满足工业应用对实时性能和耐用性的要求。与传统现场总线相比，以太网能提供更快的速率，能更好地处理大批量数据，最终还能通过卓越的能效比和更加高效的设备节省更多开支。以太网还能单挑重任，作为唯一的组网技术，把车间的自动化系统连接到用于控制车间的企业IT系统——在提升性能的同时简化网络的整体设计。

以太网为何能在制造业发挥重大作用，如何发挥作用？以太网的崛起有多种原因，但有几个原因是需要注意的：

* 为避免冲突，目前的多数工业以太网都采用全双工工作模式。虽然在半双工模式下有可能发生冲突，但是，只要冲突帧之比不超过特定阈值，可能就不会构成问题。全双工则可以完全避免冲突。

* 就如其他常见的工业以太网环境（如风电场、石油天然气冶炼厂）一样，工厂的环境和运行条件通常都非常恶劣。运营方需要考虑振动、颗粒物和极端温度，在自动化和控制系统中部署工业以太网电缆和连接器即可实现这一目标。

了解此项技术如何为工厂设备提供节点确定性，从而不必担心网络流量的影响。

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<strong>作者：Volker E. Goller</strong>

<strong>简介</strong>

通过时间敏感网络(TSN)评估套件，客户可将几乎任何现有以太网设备连接到 TSN 网络。这种网络的最简单情况是纯线形拓扑，由多个此类 TSN 评估套件组成。

但是，该套件也可配合其他供应商的 TSN 解决方案工作，只要这些解决方案支持同样的特性集。目前，该套件支持802.1Qbv（计划流量）和 802.1AS（时钟同步）。该套件提供 3 个以太网端口，参见图 1。它支持几乎所有标准以太网设备，包括运行 EtherNet/IP、PROFINET RT、ModbusTCP、BACnet IP 或任何其他 IP 协议（PROFINETIRT、EtherCAT、SERCOS 和 POWERLINK 除外）的设备。本应用笔记旨在引导 ADI 公司 TSN 评估套件（以下简称为“TSN 套件”）的用户完成配置和运行 TSN 网络所需的步骤。

本应用笔记并未取代 TSN 套件文档，用户仍需要阅读该文档。本应用笔记必须同 TSN 评估套件快速入门指南和fido5100/fido5200 实时以太网多协议(REM)交换机数据手册一起使用。

几十年来，标准IEEE 802.3以太网一直是工作站，网络交换机，调制解调器，路由器以及PC和Mac等消费类电子产品的固定设备。它早已黯然失色，成为诸如令牌环和令牌总线等竞争对手的竞争对手。

但是，它从来没有真正为工业自动化设计。诸如其最初依赖CSMA / CD媒体访问控制方法，尽力处理网络流量，其噪音（即通过同一线路传输许多不同类型的流量）以及其总体缺乏确定性的缺点使其成为传统上在大多数自动化和控制系统中部署的数字现场总线是不可替代的。

<strong>工业以太网的创新与实现</strong>

对上述这些问题的解决方案是应用层协议，如PROFINET开发®，EtherNet / IP的®，EtherCAT的®，和其他人可能在使用自己的特殊机制，以确保对时间敏感的确定性上的以太网网络上运行数据。虽然每个协议都是独一无二的，但它们之间已经向自动化行业引入了一些重要的创新：

其中一些（包括PROFINET）与标准TCP / IP协议栈完全兼容，并且可以支持一个实时通道。

在实施诸如EtherNet / IP之类的协议时，可以使用普通交换机和其他标准以太网基础设施，这有助于控制设备成本。

工业以太网系统必须比办公室以太网更健壮。

以太网，特别是工业以太网最近已成为制造业界流行的行业术语。虽然相似，但它们都具有不同的特性和优点。本文将探讨以太网和工业以太网是什么以及它们有何不同。

<strong>什么是以太网？</strong>

以太网最初是在20世纪70年代开发的，后来被标准化为IEEE 802.3。以太网是IEEE 802.3涵盖的一组局域网（LAN）产品，IEEE 802.3是一组电气和电子工程师协会（IEEE）标准，定义 了有线以太网媒体访问控制的物理层和数据链路层。1 这些标准还描述了配置以太网网络的规则以及网络元素如何 相互协作。

以太网允许计算机通过一个网络连接 - 如果没有它，现代世界中的设备之间的通信将不可能实现。以太网是电线和电缆系统的全球标准，可通过组织的单一网络连接多台计算机，设备，机器等，以便所有计算机都可以相互通信。以太网始于单根电缆，可以在一个网络上连接多个设备。现在，以太网可以根据需要扩展到新设备。以太网现在是世界上 最流行 和广泛使用的网络技术。3

<strong>工业以太网如何工作</strong>

连接工业以太网的电机控制

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