1項(xiàng)目5工業(yè)以太網(wǎng)

控制系統(tǒng)構(gòu)建與運(yùn)行任務(wù)5.1-工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)認(rèn)知任務(wù)5.2-profinet網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程IO通信系統(tǒng)構(gòu)建任務(wù)5.3-profinet網(wǎng)絡(luò)的PLC之間的通信系統(tǒng)構(gòu)建任務(wù)5.4-profinet的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)構(gòu)建任務(wù)5.5-ModbusTCP網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng)構(gòu)建2任務(wù)5.1-工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)認(rèn)知工業(yè)以太網(wǎng)簡(jiǎn)介5.1工業(yè)以太網(wǎng)概述5.2工業(yè)以太網(wǎng)的現(xiàn)狀與發(fā)展前景項(xiàng)目5工業(yè)以太網(wǎng)

控制系統(tǒng)構(gòu)建與運(yùn)行5.1工業(yè)以太網(wǎng)概述CSMA/CD是有線信道的一種帶有沖突檢測(cè)的信道競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，能有效地避免沖突。采用CSMA/CD協(xié)議。1.以太網(wǎng)采用什么協(xié)議？其核心思想是使用共享的公共傳輸信道，即遵循IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)可以在光纜和雙絞線上傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)。2、以太網(wǎng)應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的關(guān)鍵問(wèn)題1）通信的實(shí)時(shí)性

以太網(wǎng)采用CSMA/CD的總線訪問(wèn)機(jī)制，遇到碰撞時(shí)無(wú)法保證信息及時(shí)發(fā)送出去，這種平等競(jìng)爭(zhēng)的介質(zhì)訪問(wèn)控制方式不能滿足工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域?qū)νㄐ诺膶?shí)時(shí)性要求，因此需要有針對(duì)這一問(wèn)題的切實(shí)可行的解決方案。2）對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性與可靠性

以太網(wǎng)是按辦公環(huán)境設(shè)計(jì)的，將它用于工業(yè)控制環(huán)境，其環(huán)境適應(yīng)能力、抗干擾能力等是許多從事自動(dòng)化的專業(yè)人士所關(guān)注的問(wèn)題。2、以太網(wǎng)應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的關(guān)鍵問(wèn)題：3）總線供電

在控制網(wǎng)絡(luò)中，現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備的位置分散性使得它們對(duì)總線有提供工作電源的要求?，F(xiàn)有的許多控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)都可以利用網(wǎng)線對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電。工業(yè)以太網(wǎng)目前沒(méi)有對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)供電做出規(guī)定。4）本質(zhì)安全

工業(yè)以太網(wǎng)如果要用在一些易燃易爆的危險(xiǎn)工業(yè)場(chǎng)所，就必須考慮本安防爆問(wèn)題，這是在總線供電解決之后要進(jìn)一步解決的問(wèn)題。3、實(shí)時(shí)以太網(wǎng)：

為了滿足工業(yè)控制實(shí)時(shí)性能的要求，各大公司和標(biāo)準(zhǔn)組織紛紛提出各種提升工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)時(shí)性的技術(shù)解決方案，這些方案建立在IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)時(shí)擴(kuò)展，提高實(shí)時(shí)性，并且做到與標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的無(wú)縫連接，這就是實(shí)時(shí)以太網(wǎng)（RealTimeEthernet，簡(jiǎn)稱RTE）。5.2工業(yè)以太網(wǎng)的現(xiàn)狀及發(fā)展前景：所謂工業(yè)以太網(wǎng)，在技術(shù)上與商用以太網(wǎng)相兼容，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上，通過(guò)對(duì)材質(zhì)、強(qiáng)度、標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議等的考慮，以滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)適用性、實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性、安全性、可操作性等方面的需求的工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)。1、工業(yè)以太網(wǎng)的現(xiàn)狀5.2工業(yè)以太網(wǎng)的現(xiàn)狀及發(fā)展前景：當(dāng)前，隨著工業(yè)自動(dòng)化、智能化發(fā)展趨勢(shì)的日漸顯露，以PLC、工業(yè)軟件、工業(yè)機(jī)器人等為代表的工業(yè)設(shè)備產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)獲得了迅速壯大，為了將這些設(shè)備構(gòu)成一個(gè)完整的自動(dòng)化、智能化解決方案，急需一個(gè)網(wǎng)絡(luò)來(lái)對(duì)各組成部分進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。因此，在工廠設(shè)備、系統(tǒng)集成，以及工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的需求驅(qū)動(dòng)下，工業(yè)以太網(wǎng)迎來(lái)了發(fā)展和增長(zhǎng)。1、工業(yè)以太網(wǎng)的現(xiàn)狀

隨著工業(yè)自動(dòng)化、智能化需求的提出，工業(yè)以太網(wǎng)迎來(lái)了發(fā)展，從商業(yè)應(yīng)用到工業(yè)自動(dòng)化，以太網(wǎng)經(jīng)歷了技術(shù)的發(fā)展和突破，未來(lái)只要解決行業(yè)發(fā)展中的一些缺陷，就能為工業(yè)控制領(lǐng)域帶來(lái)更多活力。5.2工業(yè)以太網(wǎng)的現(xiàn)狀及發(fā)展前景：1、工業(yè)以太網(wǎng)的現(xiàn)狀幾種主要的工業(yè)以太網(wǎng)(2)PROFInetPROFInet是我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)PROFINET由PROFIBUS國(guó)際組織推出，是新一代基于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的自動(dòng)化總線標(biāo)準(zhǔn)。PROFINET囊括了諸如實(shí)時(shí)以太網(wǎng)、運(yùn)動(dòng)控制、分布式自動(dòng)化、故障安全以及網(wǎng)絡(luò)安全等當(dāng)前自動(dòng)化領(lǐng)域的熱點(diǎn)話題，并作為跨供應(yīng)商的技術(shù)完全兼容工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)總線（如PROFIBUS）技術(shù)，保護(hù)現(xiàn)有投資。5.2工業(yè)以太網(wǎng)的現(xiàn)狀及發(fā)展前景：1、工業(yè)以太網(wǎng)的現(xiàn)狀幾種主要的工業(yè)以太網(wǎng)(3)EtherCATEtherCAT最初由德國(guó)倍福自動(dòng)化有限公司研發(fā)。EtherCAT為系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能和拓?fù)涞撵`活性樹(shù)立了新的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，它還符合甚至降低了現(xiàn)場(chǎng)總線的使用成本。EtherCAT的特點(diǎn)還包括高精度設(shè)備同步，可選線纜冗余，和功能性安全協(xié)議(SIL3)。5.2工業(yè)以太網(wǎng)的現(xiàn)狀及發(fā)展前景：1、工業(yè)以太網(wǎng)的現(xiàn)狀幾種主要的工業(yè)以太網(wǎng)(4)Ethernet/IPEthernet/IP是一個(gè)面向工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用的工業(yè)應(yīng)用層協(xié)議，是主推ControlNet現(xiàn)場(chǎng)總線的羅克韋爾自動(dòng)化公司為以太網(wǎng)進(jìn)入自動(dòng)化領(lǐng)域所研究創(chuàng)造的以太網(wǎng)工業(yè)協(xié)議。它建立在標(biāo)準(zhǔn)UDP/IP與TCP/IP協(xié)議之上，利用固定的以太網(wǎng)硬件和軟件，為配置、訪問(wèn)和控制工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備定義了一個(gè)應(yīng)用層協(xié)議。Ethernet/IP協(xié)議由IEEE802.3物理層、數(shù)據(jù)鏈路層標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議和控制與信息協(xié)議CIP等3個(gè)部分組成。5.2工業(yè)以太網(wǎng)的現(xiàn)狀及發(fā)展前景：1、工業(yè)以太網(wǎng)的現(xiàn)狀幾種主要的工業(yè)以太網(wǎng)（5)EthernetPowerlink奧地利貝加萊（B&R）公司開(kāi)發(fā)的EthernetPowerlink（EPL）標(biāo)準(zhǔn)是一種可滿足最苛刻實(shí)時(shí)要求（4級(jí)）、并已投入實(shí)際應(yīng)用的工業(yè)以太網(wǎng)。EthernetPowerlink是一項(xiàng)在標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)介質(zhì)上解決工業(yè)控制及數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性的技術(shù)。EthernetPowerlink擁有Ethernet的高速、開(kāi)放性接口，以及CANopen在工業(yè)領(lǐng)域良好的SDO和PDO數(shù)據(jù)定義，在某種意義上說(shuō)POWERLINK就是Ethernet上的CANopen，物理層、數(shù)據(jù)鏈路層使用了Ethernet介質(zhì)，而應(yīng)用層則保留了原有的SDO和PDO對(duì)象字典的結(jié)構(gòu)。5.2工業(yè)以太網(wǎng)的現(xiàn)狀及發(fā)展前景：2、工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)與前景如今，憑借著應(yīng)用廣泛、價(jià)格低廉、通信速度快、軟硬件產(chǎn)品豐富、支持技術(shù)較為成熟等優(yōu)點(diǎn)，以太網(wǎng)已經(jīng)在工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中的資源管理層和執(zhí)行制造層取得了廣泛應(yīng)用，且不斷呈現(xiàn)出向工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)延伸的趨勢(shì)。在此趨勢(shì)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，一段時(shí)間內(nèi)工業(yè)以太網(wǎng)將與現(xiàn)場(chǎng)總線相結(jié)合，通過(guò)兩者的結(jié)合應(yīng)用為工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)提供安全、穩(wěn)定、的網(wǎng)絡(luò)，待到技術(shù)和市場(chǎng)更加成熟后，終將完全取代現(xiàn)場(chǎng)總線。5.2工業(yè)以太網(wǎng)的現(xiàn)狀及發(fā)展前景：2、工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)與前景工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)直接應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間的通信已成大勢(shì)所趨，國(guó)際電工委員會(huì)等組織已經(jīng)起草了相關(guān)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，意在推動(dòng)以太網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域的全面應(yīng)用，而我國(guó)各大院校科研機(jī)構(gòu)也已經(jīng)取得了相應(yīng)的技術(shù)突破，為以太網(wǎng)在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間的通信應(yīng)用掃除了主要障礙。未來(lái)，隨著以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展成熟，工業(yè)以太網(wǎng)的實(shí)時(shí)性、安全性、不確定性也將得到更多改善，高性能低成本的工業(yè)以太網(wǎng)將會(huì)滲透到越來(lái)越多工業(yè)控制領(lǐng)域之中，持續(xù)為工業(yè)通信行業(yè)注入力量。同時(shí)，隨著工業(yè)以太網(wǎng)從管理層、制造層向控制現(xiàn)場(chǎng)不斷發(fā)展，也將如人們賦予它的稱號(hào)“一網(wǎng)到底”一樣，對(duì)工業(yè)管理、生產(chǎn)、監(jiān)控實(shí)現(xiàn)真正的全面掌控。

德國(guó)西門子公司1998年發(fā)布工業(yè)Ethernet白皮書(shū)，并于2001年發(fā)布其工業(yè)Ethernet的規(guī)范，稱為Profinet。Profinet基于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，使用TCP/IP和IT標(biāo)準(zhǔn)，是一種實(shí)時(shí)以太網(wǎng)技術(shù)，同時(shí)它無(wú)縫地集成現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)與工業(yè)以太網(wǎng)的有機(jī)融合。5.3、

Profinet技術(shù)及應(yīng)用

5.3.1、Profinet技術(shù)概述