现场总线—工业以太网的应用

1、现场总线一工业以太网的应用现场总线应用论文题目：现场总线一工业以太网的应班级：自动化C103学号：姓名： 时间：2013年12月16日现场总线一工业以太网的应用一、现场总线一工业以太网概述网络技术的迅速发展引发了自动控制领域的深刻技术变革，以现场总线和工业 以太网技术为代表的控制网络技术是现代自动控制技术与信息网络技术相结合的 产物，是下一代自动化设备的标志性技术，是改造传统工业的有力工具，也是信息 化带动工业化的重点方向。目前网络控制技术正从传统的控制网络技术一现场总 线向现代控制网络技术工业以太网技术的方向发展。工业以太网是基于IEEE 802.3 (Ethernet)的强大的区域和单元网

2、络。利用工业 以太网，SIMATIC NET提供了一个无缝集成到新的多媒体世界的途径。企业内 部互联网(Intranet),外部互联网(Extranet),以及国际互联网(Internet)提供的广泛 应用不但已经进入今天的办公室领域，而且还可以应用于生产和过程自动化。继 10M波特率以太网成功运行之后，具有交换功能，全双工和自适应的100M波特率 快速以太(Fast Ethernet,符合IEEE 802.3u的标准)也已成功运行多年。采用何 种性能的以太网取决于用户的需要。通用的兼容性允许用户无缝升级到新技术。二、工业以太网的应用工业以太网技术具有价格低廉、稳定可靠、通信速率高、软硬件产品

3、丰富、应 用广泛以及支持技术成熟等优点，已成为最受欢迎的通信网络之一。近些年来，随着 网络技术的发展，以太网进入了控制领域，形成了新型的以太网控制网络技术。这主 要是由于工业自动化系统向分布化、智能化控制方面发展，开放的、透明的通讯协议 是必然的要求。以太网技术引入工业控制领域，其技术优势非常明显。1、典型领域的应用智能电网领域：智能电网就是电网的智能化，它是建立在集成的、高速双向通 信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法 以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境 友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻

4、击、提供 满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场 以及资产的优化高效运行。是工业以太网的一个典型应用。智能化铁路公路：在铁路智能运输系统中，通过采用工业以太网用与先进的智 能技术、通信技术、信息处理技术使列车、线路、控制中心都具有一定的智能，即 具有判断、推理及学习能力。列车通过车载计算机的控制可以在无人干预或较少人 工干预的前提下实现自动启动、运行及停车，并能自动判别及遵守来自固定设施、 邻近车辆的约束。线路可在路旁设备的控制下识别经过车辆的特征，根据其特征向 列车及控制中心发送相应信息或进行相应处理。还可对列车流进行调整，增加运输 密度，提高线路通过能力。

5、控制中心可对固定设施和移动设施的状态进行实时监控, 基于知识库提供维修、故障的预防和处理的智能决策支持，同时自动完成调度、营 运管理及信息服务的功能。自动化楼宇领域：楼宇自动化技术是利用工业以太网技术、自动控制技术和通 信技术构建的高度自动化的综合管理和控制系统，将大楼内部各种设备连接到一个 控制网络上，通过网络对其进行综合的控制，这些设备包括空调、照明设备、电梯、 消防设备、安防设备等等。它确保建筑物内的舒适和安全的办公环境，同时实现髙 效节能的要求。2、具体设备集线器：相信绝大多数人都熟悉集线器。很多人使用这种简易设备去连接各种 基于以太网的设备，如个人计算机，可编程控制器等。集线器接收到

6、来自某一端口 的消息，再将消息广播到其它所有的端口。对来自任一端口的每一条消息，集线器 都会把它传递到其它的各个端口。在消息传递方面，集线器是低速低效的，可能会 出现消息冲突。管理型交换机：以太网连接设备发展的下一代产品是管理型交换机。相对集线 器和非管理型交换机，管理型交换机拥有更多更复杂的功能，价格也高出许多一通 常是一台非管理型交换机的34倍。管理型交换机提供了更多的功能，通常可以 通过基于网络的接口实现完全配置。它可以自动与网络设备交互，用户也可以手动 配置每个端口的网速和流量控制。一些老设备可能无法使用自动交互功能，因此手 动配置功能是必不可缺的。非管理型：集线器的发展产生了一种叫非

7、管理型交换机的设备。它能实现消息 从一个端口到另一个端口的路由功能，相对集线器更加智能化。非管理型交换机能 自动探测每台网络设备的网络速度。另外，它具有一种称为“MAC地址表”的功 能，能识别和记忆网络中的设备。换言之，如果端口 2收到一条带有特定识别码的 消息，此后交换机就会将所有具有那种特定识别码的消息发送到端口 2。这种智能 避免了消息冲突，提高了传输性能，相对集线器是一次巨大的改进。然而，非管理 型交换机不能实现任何形式的通信检测和冗余配置功能。三、现场总线未来的发展趋势及个人想法现场总线技术的发展应体现为两个方面：一个是低速现场总线领域的继续发展 和完善;另一个是高速现场总线技术的发

8、展。目前现场总线产品主要是低速总线产品，应用于运行速率较低的领域，对网络 的性能要求不是很高。从应用状况看，现场总线，都能较好地实现速率要求较慢的 过程控制。因此，在速率要求较低的控制领域，谁都很难统一整个世界市场。而现 场总线的关键技术之一是互操作性，实现现场总线技术的统一是所有用户的愿望。 今后现场总线技术如何发展、如何统一，是所有生产厂商和用户十分关心的问题。高速现场总线主要应用于控制网内的互连，连接控制计算机、PLC等智能程度 较高、处理速度快的设备，以及实现低速现场总线网桥间的连接，它是充分实现系 统的全分散控制结构所必须的。目前这一领域还比较薄弱。因此，髙速现场总线 的设计、开发将

9、是竞争十分激烈的领域，这也将是现场总线技术实现统一的重要机 会。而选择什么样的网络技术作为高速现场总线的整体框架将是其首要内容。发展现场总线技术已成为工业自动化领域广为注的焦点课题，国际上现场总线 的研究、开发，使测控系统冲破了长期封闭系统的禁锢，走上开放发展的征程，这 对中国现场总线控制系统的发展是个极好的机会，也是一次严峻的挑战。自动化系 统的网络化是发展的大趋势，现场总线技术受计算机网络技术的影响是十分深刻 的。现在网络技术日新月异，发展十分迅猛，一些具有重大影响的网络新技术必 将进一步融合到现场总线技术之中，这些具有发展前景的现场总线技术有;智能仪 表与网络设备开发的软硬件技术;组态抗术，包 括网络拓扑结构、网络设备、网段 互连等;网络管理技术，包括网络管理软件、网络数据操作与传输;人机接口、软件 技术;现场总线系统集成技术。现场总线技术的兴起，开辟了工厂底层网