20世纪70年代早期,国际上公认的第一个以太网系统出现于Xerox公司的Palo Alto Research Center(PARC),它以无源电缆作为总线来传送数据,在1000m的电缆上连接了100多台计算机,并以曾经在历史上表示传播电磁波的以太(Ether)来命名,这就是如今以太网的鼻祖。以太网发展的历史如下表:
IEEE 802代表OSI开放式系统互联七层参考模型中一个IEEE 802.n标准系列,IEEE 802介绍了此系列标准协议情况。主要描述了此LAN/MAN(局域网/城域网)系列标准协议概况与结构安排。IEEE 802.n标准系列已被接纳为guojibiaozhun化组织(ISO)的标准,其编号命名为ISO 8802。以太网的主要标准如下表所示:
人们习惯将用于工业控制系统的以太网统称为工业以太网。如果仔细划分,按照国际电工委员会SC65C的定义,工业以太网是用于工业自动化环境、符合IEEE 802.3标准、按照IEEE 802.1D“媒体访问控制(MAC)网桥”规范和IEEE 802.1Q“局域网虚拟网桥”规范、对其没有进行任何实时扩展(extension)而实现的以太网。通过采用减轻以太网负荷、提高网络速度、采用交换式以太网和全双工通信、采用信息优先级和流量控制以及虚拟局域网等技术,到目前为止可以将工业以太网的实时响应时间做到5~10ms,相当于现有的现场总线。采用工业以太网,由于具有相同的通信协议,能实现办公自动化网络和工业控制网络的无缝连接。
以太网与工业以太网比较如下表所示:
工业以太网即应用于工业控制领域的以太网技术,它在技术上与商用以太网兼容,但又必须满足工业控制网络通信的需求。在产品设计时,在材质的选用、产品的强度、可靠性、抗干扰能力、实时性等方面满足工业现场环境的应用。一般而言,工业控制网络应满足以下要求。
具有较好的响应实时性:工业控制网络不仅要求传输速度快,而且在工业自动化控制中还要求响应快,即响应实时性好。
可靠性和容错性要求:既能安装在工业控制现场,且能够长时间连续稳定运行,在网络局部链路出现故障的情况下,能在很短的时间内重新建立新的网络链路。
力求简洁:减小软硬件开销,从而降低设备成本,同时也可以提高系统的健壮性。
环境适应性要求:包括机械环境适应性(如耐振动、耐冲击)、气候环境适应性(工作温度要求为-40℃~85℃,至少为-20℃~70℃,并要耐腐蚀、防尘、防水)、电磁环境适应性或电磁兼容性EMC应符合EN50081-2/EN50082-2标准。
开放性好:由于以太网技术被大多数的设备制造商所支持,并且具有标准的接口,系统集成和扩展更加容易。
安全性要求:在易爆可燃的场合,工业以太网产品还需要具有防爆要求,包括隔爆、本质安全。
总线供电要求:即要求现场设备网络不仅能传输通信信息,而且要能够为现场设备提供工作电源。这主要是从线缆铺设和维护方便考虑,同时总线供电还能减少线缆,降低成本。IEEE 802.3af标准对总线供电进行了规范。
安装方便:适应工业环境的安装要求,如采用DIN导轨安装。
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