辦公以太網(wǎng)和工業(yè)以太網(wǎng)的區(qū)別演示文稿當(dāng)前第1頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)辦公以太網(wǎng)和工業(yè)以太網(wǎng)的區(qū)別當(dāng)前第2頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)Contents以太網(wǎng)歷史一些統(tǒng)計(jì)數(shù)字結(jié)構(gòu)化布線交換機(jī)的物理特性拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和冗余帶寬組播因素VLANs虛擬局域網(wǎng)優(yōu)先級(jí)區(qū)別服務(wù)故障設(shè)備的替換網(wǎng)絡(luò)管理結(jié)論當(dāng)前第3頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)Definition“只有一個(gè)以太網(wǎng)”什么是工業(yè)以太網(wǎng)?將以太網(wǎng)技術(shù)用于工業(yè)領(lǐng)域?qū)⒁蕴W(wǎng)和TCP/IP作為工業(yè)通訊技術(shù)和協(xié)議當(dāng)前第4頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)History1973–FirstEthernet–XeroxPARC2.94Mb/s1975–FirstUSpatent–Xerox1980–Ethernetv1–Digital,Intel,Xerox10Mb/s1982–Ethernetv2–Digital,Intel,Xerox1985–IEEE802.31989–ISOStandard880231990–10BaseT(twistedpair)1994–10BaseF(fibre)1995–100BaseT/F100Mb/s1997–FullDuplex1998–1000Mb/s2005–PowerOverEthernet2006–10Gb/s……–40/100Gb/s當(dāng)前第5頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)CommunicationTrendin

IndustrialEnvironmentsFieldLevelManagementLevelCorporateLevelInterbusLoopASIInterbusSeriplexProfibusDPProfibusFMSCANCCLinkControlNetDeviceNetSDSWorldFIP/FIPLonWorksETHERNETIEC/SP50H1IEC/SP50

H2HARTProfibusPAProcessMeasurementandControlLevel當(dāng)前第6頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)工業(yè)通訊為什么選擇以太網(wǎng)?以太網(wǎng)是開放的標(biāo)準(zhǔn).以太網(wǎng)使網(wǎng)絡(luò)的垂直集成成為可能.對(duì)比現(xiàn)場總線，以太網(wǎng)提供了更大的通訊帶寬以滿足多應(yīng)用集成的需求主要的以現(xiàn)場總線為工業(yè)通信技術(shù)的制造商轉(zhuǎn)而投奔各自基于標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的工業(yè):DeltaV（Emerson）Modbus/TCP（Modbus）EtherNet/IP（ControlNetDeviceNet）ProfiNet（Profibus)FFHSE（FoundationFieldbus）PowerLink(CANOpen）當(dāng)前第7頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)AspectsofIndustrialEthernet工業(yè)以太網(wǎng)和商用以太網(wǎng)區(qū)別所在：Environment環(huán)境Operation運(yùn)行Maintenance維護(hù)Management管理當(dāng)前第8頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)一些統(tǒng)計(jì)數(shù)字當(dāng)前第9頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)Source:Datacom,NetworkManagementSpecial

Aroundtwothirdsofallfailuresarecausedbyfaultsinnetworkcomponents

InvestinginoperationalsafetypaysPhysicalDataLinkNetworkTransportSessionPresentationApplication8%10%35%25%12%7%3%ApplicationprogramsNetworkoperating

systemNetworkcomponents當(dāng)前第10頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)Hardware17%Software7%Support73%Miscellaneous3%TotalCostofOwnershipofaNetwork

over5years

Source:GartnerGroup

當(dāng)前第11頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)結(jié)構(gòu)化布線當(dāng)前第12頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)結(jié)構(gòu)化布線的好處簡化設(shè)計(jì)產(chǎn)品可選擇余地大兼容性好增加可靠性易于維護(hù)當(dāng)前第13頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)結(jié)構(gòu)化布線標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC11801EN50173ANSI/TIA/EIA568-B當(dāng)前第14頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)術(shù)語CD=CampusDistributorBD=BuildingDistributorFD=FloorDistributorMD=MachineDistributor(new:IntermediateDistributor(ID))TO=TelecommunicationOutletCP=ConsolidationPoint當(dāng)前第15頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)CablingStructureOfficeIndustryOfficebuilding

BDCDBDFDTOTOPrimarycablingSecondarycabling

TertiarycablingProductionhall

FDTOMDTOMDTOTOMDBDLayer1

Layer2

(Layer3)

Layer4

CP

TO當(dāng)前第16頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)PhysicalCablingStructureOffice:

Industry(3or4layers):

FO(500)

E9..10/125orG50(62,5)/125

FO(500m)E9..10/125orG50(62,5)/125

CD

BD

FDTOCD

BDFDMDFO(1500m)

E9...10/125

G50(62,5)/125

FO(500m)

E9...10/125G50(62,5)/125TP(90m+2*5m)FO

G50(62,5)/125

TP(90m+2*5m)

FO

G50(62,5)/125

Buscable

TPHCS/POF

Transmissionmedia

FO(1500m)

E9...10/125G50(62,5)/125

Users

RangeTPTO

Machine

CPPrimary

Secondary

Tertiary

當(dāng)前第17頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)ChoosingFiber多模光纖還是單模光纖?多模光纖距離短不同的線徑單模光纖距離遠(yuǎn)當(dāng)前第18頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)ChoosingTwistedPairWhatisTwistedPairCable?雙絞線纜采用絞和的方式以避免線纜之間的串?dāng)_非屏蔽雙絞線半屏蔽雙絞線全屏蔽雙絞線Cat5e？Cat6？單芯線？多芯線？當(dāng)前第19頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)OtherConsiderations可能降低線纜性能甚至是破環(huán)線纜的原因Abrasion（磨損）Bending（彎曲）Impact（碰撞）Tension/Stretching（拉伸）Crushing（擠壓）Cutting（切斷）Highorlowtemperature（高低溫）Contactwithoil（油污）ExposuretoUVlight（暴露在紫外線照射下）Immersioninwater（浸水）當(dāng)前第20頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)連接器Theissues灰塵/水振動(dòng)雙絞線“Industrialized”RJ45M12光纖M12-MicroFX當(dāng)前第21頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)自適應(yīng)/自動(dòng)交叉自適應(yīng)速度雙工模式IEEE802.1x流量控制雙方都自適應(yīng)才能自適應(yīng)自動(dòng)交叉MDI,MDI-X自動(dòng)校準(zhǔn)發(fā)送和接受線對(duì)一般必須在自適應(yīng)功能開啟情況下使用（赫思曼交換機(jī)則可以單獨(dú)開啟）Patchcable1:112364578PINPIN12364578CrossovercablePINPIN1234567812345678當(dāng)前第22頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)交換機(jī)的物理特性當(dāng)前第23頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)PhysicalCharacteristics沒有“標(biāo)準(zhǔn)的”工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)物理特性需與PLC保持一致網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不能成為最薄弱的環(huán)節(jié)當(dāng)前第24頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)CertificationsMarineSubstationTransportationATEXZone2當(dāng)前第25頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)環(huán)境因素安裝方式（DINorRack）外形尺寸？固定式還是模塊化？工作輸入電壓范圍工作溫度范圍無風(fēng)扇散熱振動(dòng)抗電磁干擾性能保護(hù)等級(jí)（IP20–IP67)電路板保護(hù)涂層當(dāng)前第26頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)Comparison-PhysicalOfficeIndustrial安裝和連接使用壽命工作環(huán)境

專用網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜內(nèi)連接標(biāo)準(zhǔn)的臺(tái)式機(jī)\工作站\打印機(jī)等

現(xiàn)場安裝（控制柜內(nèi)或直接安裝于自動(dòng)化設(shè)備上，環(huán)境惡劣，某些場合甚至要求滿足IP67防護(hù)等級(jí)）連接離散的控制設(shè)備和I/O

幾年或十幾年（沒有相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)可遵循）風(fēng)扇散熱備件更換：3年電源(220VAC)MTBF20年以上（基于MIL-HDBK217F），有些甚至長達(dá)100年以上無風(fēng)扇散熱備件更換：10年冗余的電源(24/48VDC，110/220VAC等)

良好（機(jī)房恒溫，恒濕）無振動(dòng)、沖擊無重機(jī)械負(fù)載、無化學(xué)物質(zhì)腐蝕較低的抗電磁干擾能力

普通或?qū)挏?-40°-+70/+85°)

有具體的抗振動(dòng)、抗沖擊要求牢固的重機(jī)械負(fù)載設(shè)計(jì)、防某些

化學(xué)物質(zhì)腐蝕較強(qiáng)的抗電磁干擾能力工業(yè)認(rèn)證EN60950FCCPart15ClassAEN55022Cul508/1604Class1Div2IEC61850-3IEEE1613、KEMAEN50121、EN50155、ATEXZone1&2當(dāng)前第27頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)可用性產(chǎn)品可用性產(chǎn)品生命周期替代產(chǎn)品延續(xù)性當(dāng)前第28頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)BeforeandAfter當(dāng)前第29頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和冗余當(dāng)前第30頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)NetworkTopologies–總線型當(dāng)前第31頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)NetworkTopologies–星型當(dāng)前第32頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)NetworkTopologies–樹型當(dāng)前第33頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)NetworkTopologies–帶有冗余結(jié)構(gòu)的樹形當(dāng)前第34頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)(Rapid)SpanningTree–（快速）生成樹優(yōu)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)化向下兼容(STP)可以組建混合型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)當(dāng)前第35頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)NetworkTopologies–環(huán)型HIRSCHMANNHIRSCHMANNNNAMHCSRIHNNAMHCSRIHNNAMHCSRIH當(dāng)前第36頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)改進(jìn)的環(huán)形環(huán)形不一定需要頭尾順序連接通過合理的設(shè)計(jì)以避免延時(shí)并提供冗余性當(dāng)前第37頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)HIPERRing優(yōu)點(diǎn)配置簡單恢復(fù)速度快恢復(fù)性能可靠一致降低線纜需求拓?fù)淝逦秉c(diǎn)非標(biāo)準(zhǔn)化但是…MRPMediaRedundancyProtocol（介質(zhì)冗余協(xié)議）IEC62439(標(biāo)準(zhǔn)化的工業(yè)環(huán)網(wǎng)冗余協(xié)議)當(dāng)前第38頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)應(yīng)用案例–地鐵當(dāng)前第39頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)Multicasting(多播通信)當(dāng)前第40頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)消息類型Unicast（單播）–目的地終端唯一Broadcast（廣播）-子網(wǎng)中的所有終端Multicast（組播）-一組終端當(dāng)前第41頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)為什么使用組播?可以在不增加發(fā)送源負(fù)擔(dān)的條件下發(fā)送數(shù)據(jù)給多個(gè)接收方節(jié)省帶寬資源實(shí)時(shí)性好當(dāng)前第42頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)組播的應(yīng)用場合?一般應(yīng)用VideoConferencing（視頻會(huì)議）VideoSurveillance（視頻監(jiān)控）SoftwareDistribution（軟件分發(fā)如病毒庫更新等）…工業(yè)應(yīng)用Producer/Consumer（生產(chǎn)者/消費(fèi)者）Publisher/Subscriber（發(fā)布者/訂閱者）當(dāng)前第43頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)Andtheissueis?以太網(wǎng)在設(shè)計(jì)之初不支持多播以太網(wǎng)將多播以廣播看待意味著每臺(tái)終端設(shè)備都將接收到多播數(shù)據(jù)因此要有個(gè)特殊技術(shù)可以處理多播數(shù)據(jù)（IGMPSnooping/querier）赫思曼的二層交換機(jī)同時(shí)支持IGMPSnooping和QuerierHIRSCHMANN當(dāng)前第44頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)VLAN（虛擬局域網(wǎng)）當(dāng)前第45頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)PhysicalLAN當(dāng)前第46頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)VirtualLANs當(dāng)前第47頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)MultipleVLANsperSwitchHIRSCHMANNHIRSCHMANN當(dāng)前第48頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)交叉VLAN二層環(huán)境下實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的訪問控制要求不是所有的二層交換機(jī)都支持該功能（赫思曼的所有二層交換機(jī)均支持該功能）當(dāng)前第49頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)VLANTypesVLANslayer1: 基于端口

(IEEE802.1Q)VLANslayer2: 基于MAC地址VLANslayer3: 基于網(wǎng)絡(luò)地址或協(xié)議(IEEE802.1v)VLANslayer4-7:基于應(yīng)用future當(dāng)前第50頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)Prioritization（優(yōu)先級(jí)區(qū)分）當(dāng)前第51頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)優(yōu)先級(jí)(服務(wù)質(zhì)量)ProgramUpdatesVoiceControlOther

6531ControlVoiceProgramUpdatesOtherPriority當(dāng)前第52頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)故障設(shè)備替換當(dāng)前第53頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)工業(yè)以太網(wǎng)-達(dá)到的目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化的故障設(shè)備更換方法.故障設(shè)備的更換必須盡可能簡單、快捷.維護(hù)人員需了解的設(shè)備知識(shí)越少越好.當(dāng)前第54頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)可選擇的方法Manualconfigurationusingaserialcable(RS232).ManualconfigurationviatheEthernetportusingspecialprotocolsAutomaticconfigurationusingDHCPProprietaryMethods一種外部的可存儲(chǔ)交換機(jī)配置信息和固件的硬件當(dāng)前第55頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)可插拔外部存儲(chǔ)設(shè)備–ACA21-USB優(yōu)點(diǎn)故障設(shè)備替換無需專業(yè)知識(shí)降低出錯(cuò)的風(fēng)險(xiǎn)當(dāng)前第56頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)DHCPOption82優(yōu)點(diǎn)無需專業(yè)知識(shí)所需硬件開銷較小開放的手段Switchwith

Option82HIRSCHMANNHIRSCHMANN12345ReplacementdeviceOption82Server當(dāng)前第57頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)地址沖突檢測重復(fù)的IP地址摧毀現(xiàn)有的通訊在加入網(wǎng)絡(luò)前必須確認(rèn)IP地址分配NNAMHCSRIHNNAMHCSRIHNNAMHCSRIH當(dāng)前第58頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)結(jié)論每種方法都有優(yōu)缺點(diǎn).考慮的因素有:投入.配置的復(fù)雜性.故障設(shè)備替換是否方便.網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮故障設(shè)備更換當(dāng)前第59頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理當(dāng)前第60頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)可網(wǎng)管vs非網(wǎng)管交換機(jī)非網(wǎng)管交換機(jī)價(jià)格低維護(hù)簡便即插即用沒有安全性可網(wǎng)管交換機(jī)需要更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)配置提供了很多高級(jí)功能保證網(wǎng)絡(luò)高可靠性故障查找方便當(dāng)前第61頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)我們?yōu)槭裁葱枰W(wǎng)絡(luò)管理?Network當(dāng)前第62頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)ISO網(wǎng)絡(luò)管理分類配置管理性能管理故障管理安全管理記賬管理ConfigurationSupervision當(dāng)前第63頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)配置管理Redundancy（冗余）Portstatus（端口狀態(tài)）Flowcontrol（流量控制）VLANsPrioritisation（優(yōu)先級(jí)/服務(wù)質(zhì)量）Clocksynchronisation(SNTP/PTP)（時(shí)間同步）Configurationmanagement（功能配置）當(dāng)前第64頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)監(jiān)控管理Networkoverview（網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)瀏覽）Localisingfaults（錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn)）Avoidingfaultsandbreakdowns（錯(cuò)誤避免）當(dāng)前第65頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)SimpleNetworkManagementProtocol

-簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議隸屬于TCP/IP協(xié)議家族可支持的設(shè)備有:Hubs（集線器）Switches（交換機(jī)）Routers（路由器）Servers（服務(wù)器）標(biāo)準(zhǔn)化的協(xié)議供應(yīng)商普遍支持當(dāng)前第66頁\共有73頁\編于星期六\1點(diǎn)歷史SNMPv1–1988Stop-gapsolutionDuetobereplacedbyCommonManagementInformationProtocolSNMPv2a–