工业以太网介绍及与普通以太网区别

术和IT技术带来的便利。

由于实时数据在确定的时刻以确定的顺序发送，因此，在交换机中建立一个时间表格，通过该时间表格，交换机就可以知道在什么时间来传送实时信息，信息的转发几乎没有延时。如果有发生冲突的危险，标准的TCP/IP信息就暂时保存在交换机中，在下个开放通讯周期再发送。通过使用这种机制，很好的保证了系统响应时间。例如：使用PROFINET构建的实时通讯网络可以在1ms的时间周期内，实现对100多个轴的控制，其抖动误差小于1μs，很好的满足了运动控制对通讯实时性的要求。

3.3 SIMATIC NET工业以太网基本类型和网络硬件

SIMATIC NET工业以太网有2种类型，分别为10Mbit/s工业以太网和100Mbit/s工业以太网(现在千兆以太网已经广泛应用)。它是利用带传输技术，基于IEEE802.3利用CSMA/CD介质访问方法的单元级和控制级传输网络。在西门子工业以太网中，通常使用的的物理传输介质是屏蔽双绞线(TP)，工业屏蔽双绞线(ITP)以及光纤。TP连接常用于端对端的连接。一个数据终端设备(DTE)直接连接到网络连接元件端口，而该设备负责将信号进行放大和转发。在SIMATIC NET工业以太网中，这些网络连接元件有OLM(光学链接模板)ELM(电气连接模板)OSM(光学交换机模板)和ESM(电气交换机模板)。DTE与连接元件之间通过TP或ITP电缆连接。

3.4 SIMATIC NET工业以太网网络部件

SIMATIC NET工业以太网网络部件包括工业以太网链路模板OLM，ELM和工业以太网交换机OSM/ESM和ELS以及工业以太网链路模块OMC。其中OLM(光链路模块)有3个ITP接口和二个BFOC接口。ITP接口可以连接三个终端设备和网段，BFOC接口可以连接二个光路设备(如OLM等)，速度为10Mbit/s。ELM(电气链路模块)有3个ITP接口和一个AUI接口。通过AUI接口可以将网络设备连接到LAN上，速度为10Mbit/s。在普通OSM上，电气接口(TP/ITP)都是10/100 Mbit/s自适应的且线序自适应。光纤接口为100 Mbit/s全双工的BFOC接口，适用于多模光纤连接。二个OSM之间的最远距离为3km。在同一个网段上最多可以连接50个OSM，则扩展距离为150km。同时它还有地址学习，地址删除，设置传输波特率(10或100 Mbit/s)及自适应功能，简化了网络配置和增强了网络扩展能力。此外，根据IEEE802.1Q标准，OSM/ESM还支持VLAN(虚拟局域网)，它提供数据包的VLAN优先权标签。它将数据分配为由低到高(0-7)的优先权级别，对于没有目的地址的数据包则被视为低优先权的数据帧。

3.5 SIMATIC NET工业以太网的拓扑结构

3.5.1 总线型拓扑结构

在OLM或ELM的总线拓扑结构中，DTE设备可以通过ITP电缆及接口连接在OLM或ELM上。每个OLM或ELM有三个ITP接口。OLM之间可以通过光缆进行连接，最多可以级联11个。而在ELM之间可以通过ITP XP标准电缆进行连接，最多可以级联13个。ESM可以通过TP/ITP电缆相连组成总型网络。任何一个端口都可以做为级联的端口使用。二个ESM之间的距离不能超过100m，整个网络最多可以连接50个ESM。

3.5.2 环型拓扑结构

OLM可以通过光缆将总线型网络首尾相连，从而构成环行网络。整个网络上最多可以级联11个OLM，与总线型网络相比冗余环网增加了数据交换的可靠性。而OSM/ESM也能够构成环网拓扑结构，它们具有网络冗余管理功能。它们通过DIP开关可以设置网络中的任何一个OSM/ESM做为冗余管理器。因而可以组成冗余的环网，其中OSM/ESM上7，8口作为环网的光缆级连接口。做为冗余管理器的OSM监测7，8口的状态，一旦检测到网络中断，将重新构建整个网络，将网络切换到备份的通道上，保证数据交换不会中断。网络重构时间小于0.3S。

3.6 环网冗余

在西门子工业以太网中，每个OSM/ESM上(除OSM TP22和ESM TP40)都有standby-sync接口。使用一对OSM/ESM，通过DIP开关设置备用(standby)主站和备用从站。用ITP XP标准电缆，将备用接口连接起来，则该对OSM/ESM可以用来冗余连接另外一个环网。备用主站和从站之间通过ITP XP9/9标准电缆连接。当备用主站通道出现故障时，备用从站连接通道工作;当备用主站通道恢复正常时，备用主站会通知备用从站，备用的从站将停止工作。而整个网络重构的时间小于0.3m。

3.7 SIMATIC NET工业以太网通信处理器

常用的SIMATIC NET工业以太网通信处理器(CP)，包括用在S7PLC站上的处理器CP243-1系列，CP343-1系列，CP443-1系列以及用在PC上的网卡，并提供ITP，RJ45及AUI等以太网接口。它们以10/100 Mbit/s的速度将PLC或PC连接至工业以太网。CP系列模板是为S7系列PLC在组成工业以太网进行通信时使用的，通过CP系列模板用户可以很方便的将S7系列PLC通过以太网进行