【正文】 傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的許多固有觀念，使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更靈活、方便。 工業(yè)以太網(wǎng)從通信技術(shù)的角度實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性的機(jī)制有： 1采用交換式集線(xiàn)器。如果有2個(gè)或多個(gè)站點(diǎn)同時(shí)在空閑的鏈路上開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù)，就發(fā)生沖突，于是所有的沖突站點(diǎn)停止傳送數(shù)據(jù)，運(yùn)行二進(jìn)制后退算法，等待一個(gè)隨機(jī)的時(shí)間，再重復(fù)上述過(guò)程。 高易用：Carat50系列工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)可以導(dǎo)軌式、壁掛式、任意平面安裝。具有6個(gè)10/100M雙絞線(xiàn)端口(RJ45)用于連接終端設(shè)備或網(wǎng)段，2個(gè)主干端口(光纖)用于構(gòu)成主干“SupremeRing”連接，可為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備提供可冗余的連接，任何一段主干通訊通道的故障都將在300ms內(nèi)被察覺(jué)出來(lái)，并將啟動(dòng)冗余鏈路傳送數(shù)據(jù)。圖1：?jiǎn)苇h(huán)冗余提供設(shè)備冗余的以太網(wǎng)雙環(huán)拓?fù)?單環(huán)拓?fù)渲荒芴峁﹤鬏斆襟w的冗余。工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的新進(jìn)展（一）工業(yè)以太網(wǎng)環(huán)型網(wǎng)絡(luò) 為了提高可靠性，工業(yè)領(lǐng)域廣泛使用設(shè)備冗余方法，當(dāng)工作的設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)切換到冗余的備用設(shè)備。要說(shuō)明的是，如果 PVST+ 網(wǎng)橋從網(wǎng)絡(luò)中刪除后，交換機(jī) A 就無(wú)法發(fā)現(xiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變更，需要人工重啟協(xié)議移植。不同于 IST 的是， MSTI 在區(qū)域外既不與 BPDU 交互，也不發(fā)送 BPDU 。交換機(jī)必須了解它們是否像鄰居一樣位于同一區(qū)域，因此會(huì)發(fā)送一份 VLAN 實(shí)例映射表摘要，以及修訂號(hào)和名稱(chēng)。在媒體共享的情況下， 協(xié)議將轉(zhuǎn)換成 運(yùn)行。因此，不會(huì)對(duì)該端口采取任何行動(dòng)。為防止生成轉(zhuǎn)發(fā)環(huán)路， RSTP 在網(wǎng)橋間采用了明確的“握手”功能，以確保端口作用在網(wǎng)絡(luò)中分配的一致性。替代端口 ——提供了替代當(dāng)前根端口所提供路徑、到根網(wǎng)橋的路徑。在 中， TCN 被單播至根網(wǎng)橋，然后組播至所有網(wǎng)橋。這種做法使原始 fwddelay 和 maxage 計(jì)時(shí)器主要成為冗余設(shè)備，目前主要用于備份，以保持協(xié)議的正常運(yùn)營(yíng)。原始生成樹(shù)協(xié)議 IEEE 通常在 50 秒內(nèi)就可以恢復(fù)一個(gè)鏈接故障 [ 融合時(shí)?= （ 2xForward_Delay ） +Max_Age] 。SupremeRing的狀態(tài)： 運(yùn)行SupremeRing協(xié)議的交換機(jī)上的端口，總是處于下面四個(gè)狀態(tài)中的一個(gè)：阻塞：所有端口以阻塞狀態(tài)啟動(dòng)以防止回路，處于阻塞狀態(tài)的端口不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀但可接受HELLO包。一個(gè)工業(yè)冗余環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)里面只能有一個(gè)主交換機(jī)(Local)。監(jiān)聽(tīng)：不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀，但檢測(cè)BPDU（臨時(shí)狀態(tài)）。在阻塞狀態(tài)，一個(gè)橋停止了轉(zhuǎn)發(fā)，但是它會(huì)繼續(xù)接收和處理BPDU數(shù)據(jù)包。在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)里邊擁有最低橋ID的將變成一個(gè)根橋，全部的生成樹(shù)網(wǎng)絡(luò)里面只有一個(gè)根橋。工業(yè)以太網(wǎng)冗余原理引言 在一個(gè)橋接的局域網(wǎng)里，為了增強(qiáng)可靠性，必然要建立一個(gè)冗余的路徑，網(wǎng)段會(huì)用冗余的網(wǎng)橋連接。 方便的構(gòu)成星型、線(xiàn)型和環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 178。用于將SIMATIC PLC連接到工業(yè)以太網(wǎng)。 通過(guò)接入WAN(廣域網(wǎng))可實(shí)現(xiàn)公司之間的通訊，例如，ISDN 或Internet 的接入。 通過(guò)簡(jiǎn)單的連接方式快速裝配。工業(yè)以太網(wǎng)簡(jiǎn)介： 工業(yè)以太網(wǎng)是基于IEEE (Ethernet)的強(qiáng)大的區(qū)域和單元網(wǎng)絡(luò)。以太網(wǎng)優(yōu)越的性能，為您的應(yīng)用帶來(lái)巨大的利益： MC TP11(工業(yè)以太網(wǎng)光纖電氣轉(zhuǎn)換模塊) 通信介質(zhì)：普通雙絞線(xiàn)，工業(yè)屏蔽雙絞線(xiàn)和光纖 ◆ SIMATIC PLC控制器上的工業(yè)以太網(wǎng)通訊外理器。 簡(jiǎn)單的機(jī)柜導(dǎo)軌安裝 178。 使用VB/VC 或組態(tài)軟件即可監(jiān)控管理網(wǎng)絡(luò)。 在一個(gè)生成樹(shù)環(huán)境里，橋不會(huì)立即開(kāi)始轉(zhuǎn)發(fā)功能，它們必須首先選擇一個(gè)橋?yàn)楦鶚颍缓蠼⒁粋€(gè)指定路徑。擁有比較高端口COST值的橋置它的端口進(jìn)入阻塞狀態(tài)，變?yōu)榱藗浞輼?。生成?shù)的狀態(tài): 運(yùn)行生成樹(shù)協(xié)議的交換機(jī)上的端口，總是處于下面五個(gè)狀態(tài)中的一個(gè)：阻塞：所有端口以阻塞狀態(tài)啟動(dòng)以防止回路，由生成樹(shù)確定哪個(gè)端口切換為轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，處于阻塞狀態(tài)的端口不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀但可接受BPDU。 在工業(yè)冗余環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境里,交換機(jī)不會(huì)立即開(kāi)始轉(zhuǎn)發(fā)功能,主交換機(jī)(Local)由手動(dòng)指定,選擇主鏈路和備份鏈路建立一個(gè)指定路徑,由SupremeRing協(xié)議自動(dòng)指定。SupremeRing協(xié)議是一種簡(jiǎn)潔高效的冗余協(xié)議，能夠保證環(huán)網(wǎng)在鏈路故障時(shí)，在300ms之內(nèi)恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)通信。在第二層網(wǎng)絡(luò)中，路由協(xié)議不可用，生成樹(shù)協(xié)議通過(guò)從網(wǎng)格化物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)而構(gòu)建一個(gè)無(wú)環(huán)路邏輯轉(zhuǎn)發(fā)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提供了冗余連接，消除了數(shù)據(jù)流量環(huán)路的威脅。通過(guò)將生成樹(shù)“ hello ”作為本地鏈接保留的標(biāo)志， RSTP 改變了拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的保留方式。 的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變更通知（ TCN ）功能不同于 ，它減少了數(shù)據(jù)的溢流。 快速融合概述 如前所述， RSTP 旨在盡快地將根端口和指定端口轉(zhuǎn)成轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，以及將替代和備份端口轉(zhuǎn)成阻塞狀態(tài)。 端口 3 （“ P3 ”）已滿(mǎn)足上述要求，因?yàn)樗呀?jīng)是阻塞的。需要說(shuō)明的是， 協(xié)議只適用于點(diǎn)到點(diǎn)鏈接。因此，區(qū)域的特征都包括在 BPDU 中。它可以缺省運(yùn)行 RSTP ，無(wú)須額外配置。例如，在圖 3 中，交換機(jī) A 上的“ P4 ”一旦在至少兩倍的“ hello time ”中檢測(cè)到 PVST+ BPDU ，它就會(huì)發(fā)送 PVST+ BPDU 。為了避免可能導(dǎo)致環(huán)路的錯(cuò)誤配置，強(qiáng)烈建議為 MST 域中的 PVST+ 實(shí)例（即 IST 根）配置根交換機(jī)。如果某一個(gè)運(yùn)行的網(wǎng)段出現(xiàn)故障，則阻塞的備用網(wǎng)段將會(huì)運(yùn)行起來(lái)，使網(wǎng)絡(luò)繼續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。高性能：Carat50工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)可提供全線(xiàn)速無(wú)阻塞100M轉(zhuǎn)發(fā)，構(gòu)筑“SupremeRing”環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。IP30級(jí)別防護(hù)等級(jí)，10℃～+70℃寬工作溫度，確保產(chǎn)品在嚴(yán)苛的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)工作良好。如果鏈路正被其它的站點(diǎn)使用，該站點(diǎn)等待鏈路空閑再傳輸；如果鏈路空閑，則立即傳輸。經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)的工業(yè)以太網(wǎng)響應(yīng)時(shí)間可以小于4ms，可滿(mǎn)足大多數(shù)工業(yè)過(guò)程控制的要求。 3采用虛擬局域網(wǎng)（VLAN）技術(shù)。IP 是指IP的服務(wù)質(zhì)量（quality of service），亦即IP數(shù)據(jù)流通過(guò)網(wǎng)絡(luò)時(shí)的性能，它的目的是向用戶(hù)提供端到端的服務(wù)質(zhì)量保證。 2001年11月，IDA組織公布了它的第一份技術(shù)規(guī)范，與上面介紹的從通信技術(shù)方面做的改進(jìn)不同，IDA為以太網(wǎng)建立一個(gè)新的實(shí)時(shí)通信用戶(hù)層，采用一種新的通信協(xié)議———RTPS（realtime publish/subscribe）實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信，RTPS的實(shí)現(xiàn)則由一個(gè)中間件來(lái)完成。1． 以太網(wǎng)指的是什么 什么是“以太網(wǎng)”？以及相關(guān)的IEEE ，但我們自動(dòng)化技術(shù)工程師未必清楚。但在忽略網(wǎng)絡(luò)協(xié)議細(xì)節(jié)時(shí), ”以太網(wǎng)”。定義令牌傳遞環(huán)形網(wǎng)的MAC子層和物理層的規(guī)范。IEEE —有線(xiàn)電視(CableTV)(3) TCP/IP協(xié)議?TCP/IP是多臺(tái)相同或不同類(lèi)型計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息交換的一套通信協(xié)議。但為什么近年來(lái)會(huì)逐步向自動(dòng)化行業(yè)發(fā)展，形成與現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的局面？回顧近年來(lái)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展, 可以了解到其中的原委。見(jiàn)圖3: 工廠(chǎng)自動(dòng)化信息網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)：工廠(chǎng)管理級(jí)、車(chē)間監(jiān)控級(jí)、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí)工廠(chǎng)自動(dòng)化信息網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)：工廠(chǎng)管理級(jí)、車(chē)間監(jiān)控級(jí)、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí) (3) 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的產(chǎn)生 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)(FieldBus)是工廠(chǎng)底層設(shè)備之間的通信網(wǎng)絡(luò)，是計(jì)算機(jī)數(shù)字通信技術(shù)在自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用,即從管理層到自動(dòng)化底層的數(shù)據(jù)存取.工廠(chǎng)底層應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了全廠(chǎng)信息縱向集成的透明通信(4) 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)之一ROFIBUS技術(shù) ROFIBUS技術(shù)是1987年由Siemens公司等13家企業(yè)和5家研究機(jī)構(gòu)聯(lián)合開(kāi)發(fā)；1989年批準(zhǔn)為德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN 19245（PROFINUSFMS/DP）；1996年批準(zhǔn)為歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 50170 (PROFIBUSFMS/DP)；1999年P(guān)ROFIBUS成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) IEC 61158 的組成部分(Type III). PROFIBUS技術(shù)為設(shè)備層提供了PROFIBUSDP和PA技術(shù)，為車(chē)間層提供了PROFIBUSFMS技術(shù),見(jiàn)圖5。A． IEC 61158目標(biāo)：IEC1158的目標(biāo)是制定面向整個(gè)工業(yè)自動(dòng)化的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。II、技術(shù)發(fā)展很大程度上受到市場(chǎng)規(guī)律、商業(yè)利益的制約；技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不單是一個(gè)技術(shù)規(guī)范，也是一個(gè)商業(yè)利益的妥協(xié)產(chǎn)物。主要完成如ERP的信息系統(tǒng)。B. 插件：各種防護(hù)等級(jí)工業(yè)級(jí)的接插件。目前現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)采用的介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制方式主要有：令牌、主從、生產(chǎn)者/客戶(hù)（producer/consumer） 以太網(wǎng)CSMA/CD(載波監(jiān)聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)/沖突檢測(cè))是以太網(wǎng)（）采用的介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制方式，如果不是這樣就不是以太網(wǎng)（）；比如采用令牌調(diào)度方式，應(yīng)是基于IEEE 。(1) 改進(jìn)物理層A. 傳輸介質(zhì)應(yīng)能提供多種工業(yè)級(jí)護(hù)套和鎧裝電纜、光纖等.B. 各種防護(hù)等級(jí)工業(yè)級(jí)的接插件。以太網(wǎng)設(shè)計(jì)初衷是辦公網(wǎng)，用于數(shù)據(jù)處理。IEC61158的發(fā)展歷程就給了我們一個(gè)深刻的啟示，我們必須學(xué)會(huì)面對(duì)一個(gè)多種工業(yè)總線(xiàn)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)和共存的現(xiàn)