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3秒自动关闭窗口工业以太网的基本组成
&&&&在工业以太网的应用广泛普及的今天，今天的控制系统和工厂自动化系统常常采用工业以太网技术完成工业控制任务，但是，IT工程师们对于工业以太网的了解往往局限于办公自动化商业工业以太网，这就可能导致工业以太网在控制系统系统中实施的简单化和商业化，不能真正理解工业以太网在工业现场的意义，也无法真正利用工业以太网内在的特殊功能，常常造成工业以太网现场实施的不彻底，给整个控制系统留下不稳定因素。&
&&&&选择正确的工业以太网要考虑哪些因素？简单的来说，要从工业以太网通讯协议、电源、通信速率、工业环境认证考虑、安装方式、外壳对散热的影响、简单通信功能和通信管理功能、电口或光口的考虑。这些都是最基本需要了解的产品选择因素。如果对工业以太网的网络管理有更高要求，则需要考虑所选择产品的高级功能如：信号强弱、端口设置、出错报警、串口使用、主干(TrunkingTM)冗余、环网冗余、服务质量(QoS)、虚拟局域网(VLAN)、简单网络管理协议(SNMP)、端口镜像等等其他工业以太网管理交换机中可以提供的功能。不同的控制系统对网络的管理功能要求不同，自然对管理型交换机的使用也有不同要求。控制工程师们应该根据其系统的设计要求，挑选适合自己系统的工业以太网产品。&
&&&&由于工业环境对工业控制网络可靠性能的超高要求，工业以太网的冗余功能应运而生。从快速生成树冗余(RSTP)、环网冗余(RapidRingTM)到主干冗(TrunkingTM)，都有各自不同的优势和特点，控制工程师们可以根据自己的要求进行选择。&
工业以太网设备包括以下几个重要部分。&
工业以太网集线器&
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。然而，集线器的使用非常简单－实际上可以即插即用。集线器没有任何华而不实的功能，也没有冗余功能。&
工业以太网非管理型交换机&
集线器的发展产生了一种叫非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。&
工业以太网管理型交换机&
工业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－通常是一台非管理型交换机的3～4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。&
绝大多数管理型交换机通常也提供一些高级功能，如用于远程监视和配置的SNMP(简单网络管理协议)，用于诊断的端口映射，用于网络设备成组的VLAN(虚拟局域网)，用于确保优先级消息通过的优先级排列功能等。利用管理型交换机，可以组建冗余网络。使用环形拓扑结构，管理型交换机可以组成环形网络。每台管理型交换机能自动判断最优传输路径和备用路径，当优先路径中断时自动阻断(block)备用路径。&
工业以太网管理型冗余交换机&
高级的管理型冗余交换机提供了一些特殊的功能，特别是针对有稳定性、安全性方面严格要求的冗余系统进行了设计上的优化。构建冗余网络的主要方式主要有以下几种，STP、RSTP；环网冗余RapidRingTM以及Trunking。&
1工业以太网&STP及RSTP&
STP(Spanning&Tree&Protocol，生成树算法，IEEE&802.1D)，是一个链路层协议，提供路径冗余和阻止网络循环发生。它强令备用数据路径为阻塞(blocked)状态。如果一条路径有故障，该拓扑结构能借助激活备用路径重新配置及链路重构。网络中断恢复时间为30-60s之间。RSTP(快速生成树算法，IEEE&802.1w)作为STP的升级，将网络中断恢复时间，缩短到1-2s。生成树算法网络结构灵活，但也存在恢复速度慢的缺点。&
2&工业以太网环网冗余&
为了能满足工控网络实时性强的特点，RapidRing孕育而生。这是在工业以太网网络中使用环网提供高速冗余的一种技术。这个技术可以使网络在中断后
300ms之内自行恢复。并可以通过工业以太网交换机的出错继电连接、状态显示灯和SNMP设置等方法来提醒用户出现的断网现象。这些都可以帮助诊断环网什么地方出现断开。&
RapidRingTM也支持两个连接在一起的环网，使网络拓朴更为灵活多样。两个环通过双通道连接，这些连接可以是冗余的，避免单个线缆出错带来的问题。&
&3&工业以太网主干冗余&
将不同交换机的多个端口设置为Trunking主干端口，并建立连接，则这些工业以太网交换机之间可以形成一个高速的骨干链接。不但成倍的提高了骨干链接的网络带宽，增强了网络吞吐量，而且还还提供了另外一个功能，即冗余功能。如果网络中的骨干链接产生断线等问题，那么网络中的数据会通过剩下的链接进行传递，保证网络的通讯正常。Trunking主干网络采用总线型和星型网络结构，理论通讯距离可以无限延长。该技术由于采用了硬件侦测及数据平衡的方法，所以使网络中断恢复时间达到了新的高度，一般恢复时间在10ms以下。
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工业以太网交换机核心技术全解
工业以太网交换机核心技术全解
用户通过简单配置即可实现形式多样的工业以太网交换机，或者通过在工业设备中嵌入该模块，就可以很轻松的应用冗余环网功能，这是工业以太网交换机的最大特点。
高性能、低成本是在选择工业以太网交换机时的标准，特别是对于中小型企业来说，在当今工业控制系统中，工业现场控制朝着更专业方向发展，而电子产品开发周期要求更短，能更快的应对市场需求的进步，各种设备均已普遍朝着智能化方向发展。
最常用的PLC、RTU、FTU、TTU、数据采集模块等先进的工业设备都已经基本实现了智能化和网络化，将以太网技术应用于工业控制领域已成为势不可挡的发展潮流，工业以太网技术发展迅速。
工业以太网产业发展的速度令人震惊，其应用已经渗透进工业控制的各个领域，国外高端的工业以太网产品已经占据垄断地位，但因其高额的价格让国内现场集成商望而却步，而在中底端市场，国内的工业以太网控制造商发展势头正如火如荼，其产品性能越来越稳定，性价比更是国外厂商无法放下身价的。MIEN5000M是武汉迈威光点技术公司专为工业应用而开发的高性能、低成本嵌入式工业模块。能方便集成商或用户的二次开发，缩短产品设计周期，满足用户的个性化需求。
模块功能简介
MIEN5000M是武汉迈威光点技术公司专为工业应用而开发的高性能、低成本嵌入式网管型工业以太网交换机核心技术模块。MIEN5000M模块通过扩展接口，扩展成工业以太网交换机产品。扩展的交换机可以有有2个上联环网冗余的100Base-FX单模或多模光纤接口，也可以使用100Base-TX的电口。利用上联冗余光纤接口可以组成光纤冗余环网，系统在出现故障时环网冗余倒换时间小于100ms。MIEN5000提供网络变压器输出的6个以太网电口，用户可连接6个10Base-T/100Base-TX以太网RJ45端口。每个电口都具有自适应功能，能自动的配置到10Base-T或100Base-TX状态以及全双工或半双工的运行模式，并能自动进行MDI/MDI-X连接。
支持全局网管和基于端口的VLAN划分。它能够将多个站点的以太网信号复合到环形光纤链路中传输。模块的MAC口速率100Mbit/s符合IEEE802.3标准，支持VLAN帧传输，可连接交换芯片。模块有强大的网管功能，基于RS232协议的全网统一网管平台，网管通道独立于业务通道之外，使网管系统可以免遭网络病毒及黑客程序的攻击，提高系统运行的安全性。专门开发的上位机网管软件，可以对网络内的设备进行地址自动生成，以及对网络拓扑的自动扫描与自动生成。整个模块电路由大规模FPGA和工业级芯片组成，FPGA程序自主开发并拥有技术产权。MIEN5000M嵌入式模板，体积轻巧，功能高度集中，使用工业级元件生产，两排40芯插座提供的标准信号接口，方便用户的二次开发。模块支持电源冗余，符合工业级设计要求。光纤网络的冗余功能，独立的全网网管通道，冗余的电源输入功能，功能强大的全网实时网管系统。为系统的可靠运行提供了多重保障。用户通过简单配置即可实现形式多样的工业以太网交换机，或者通过在工业设备中嵌入该模块，就能轻易为用户设备带来具有工业性能的冗余环网功能。MIEN5000M模块可广泛应用在以太网光端机、工业级环网冗余交换机等产品中。
模块主要功能
100Mbit/s光纤冗余 工业现场网络发生故障后，尽快对网络进行重构，对工业现场来说十分重要，否则连接的终端设备会断开逻辑通信连接。MIEN5000M采用了武汉迈威自主开发的SRing技术，提供冗余光口来实现光纤网络冗余，使系统出现故障后在100ms内恢复连接。 100Mbit/s双绞线冗余 MIEN5000M提供以太网口的网络冗余(双绞线)，当网络出现中断时，系统可在100ms内完成网络重构，使通信恢复正常，提高了系统稳定性和安全性。
配置、网管功能 MIEN5000M工业以太网交换机可通过CONSOLE口进行交换机或整个网络参数的设置、查询与管理。指示功能 MIEN5000工业以太网交换机产品在前面板上通过指示灯能正确指示端口状态，包括传输速率，链路连接状态以及系统状态的正确指示。
VLAN（虚拟局域网）功能 在网络内可基于端口划分多个VLAN，实现在同一VLAN的用户可以互通，不同VLAN的用户不能互通。MIEN5000的VLAN设置符合IEEE802.1Q标准，可以实现跨交换机的相同VLAN互通，MIEN5000最多支持16个基于IEEE802.1Q 标准的VLAN。802.1p优先级功能 IEEE 802.1p是在LAN环境中最广泛使用的优先级方案。MIEN5000支持802.1p标准，当连接到MIEN5000的用户终端不支持802.1p而又希望对不同端口的业务分配不同的优先级时，可以使用此功能进行基于端口的优先级设置。此设置只影响进入端口的Packet中不含优先级域的数据包。MIEN5000工业以太网交换机每个端口支持2级（高、低）优先级设置。
二层交换 常用交换技术有两种：直通式交换技术（Cut-Through）：交换机接收到数据帧，只要接收完头部，立即进行转发，不作任何校验和处理；存储转发交换技术（Store and Forward）：交换机开始接收数据帧后，先进行存储，待完全接收整个数据帧后，进行差错校验，校验无误后进行转发。存储转发交换技术是使用最广泛的交换技术，MIEN5000即采用此种交换方式。
广播风暴抑制功能 支持基于百分比的广播风暴抑制，广播风暴是由网桥环造成的在网桥上无休止地转发广播帧或组播帧的情况，广播风暴浪费了许多带宽。广播风暴抑制的目的是优化交换机网络的性能，配置了广播风暴抑制比，即可对MIEN5000上收到的广播流量进行监控，当广播流量的带宽超过配置的限度时，交换机将过滤超出的流量，保证网络的业务，使广播所占的流量比例降低到合理的范围。
告警功能 MIEN5000的告警功能包含电源失效告警、端口链路告警、以及网络告警等，可以通过网管软件对各种告警功能进行使能设置。告警信息通过设备上的告警端子输出还可以在网管界面上输出。
端口工作模式设置功能 MIEN5000工业以太网交换机可以通过网管对所有端口的工作模式进行设置：全双工/半双工自适应、强制全双工、强制半双工、10M/100M自适应、强制10M、强制100M等。端口速率设置功能 MIEN5000工业以太网交换机可以通过网管对所有端口的速率进行设置，速率可以设置为32k bps的整数倍。【责任编辑： TEL：（010）】
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