SIEMENS西门子南阳代理商

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工业以太网的交换技术有哪些

 1. 交换技术

  实时以太网通过采用交换机和全双工通信，解决了CSMA/CD机制带来的冲突问题。在共享局域网(LAN)中，所有站点共享网络性能和数据传输带宽，所有的数据包都经过所有的网段，同一时刻只能传送一个报文。

  交换机可以同时在其端口之间建立多个连接。这些连接是根据数据流量的需要，动态和暂时建立的。

  在交换式局域网中，用交换模块将一个网络分为若干个网段，在多个网段中可以同时传输多个报文，每个网段都能达到网络的整体性能和数据传输速率。本地数据通信在本网段进行，只有的数据包可以超出本地网段的范围。利用交换技术易于扩展网络的规模，并且可以限制子网内的错误在整个网络上的传输。

  交换机对接收的输入信号进行缓存，再进行地址比较，根据网络的占用状况适时发送到正确的端口。每个网段内节点间数据的传输只限于在本地网段内进行，不需经过主干网，使本地数据传输不占其他网段的带宽，从而降低了各网段和主干网的网络负荷。交换机对网络上传输的数据包进行检测，不再传送错误帧和错误报告帧。交换机可以同时处理不同网段之间的多个数据包，在通信设备之间建立多个动态连接，实现并行数据交换。

  PROFINET 使用点对点连接的交换式以太网，其中每个设备直接与一个(且只有一个)其他设备相连。

  2. 全双工模式

  全双工交换式以太网的一对线用来发送数据，另一对线用来接收数据，这种以太网消除了冲突的可能，使以太网的通信确定性和实时性大大提高，减少了CSMACD机制造成的冲突和大量的无关的通信量，将局域网的范围扩展到150km，每个网络节点甚至可以享整个介质带宽。

  使用具有全双工功能的交换机，在两个节点之间可以同时发送和接收数据，全双工快速以太网的数据传输速率增加到200 Mbit/s。

  并不需要在网络的所有地方都使用全双工，只需要在某些特定的节点之间建立少量的全双工连接，例如，服务器和集线器/交换机之间的连接，或者交换机之间的连接。

  3. 电气交换模块与光纤交换模块

  电气交换模块(ESM)与光纤交换模块(OSM)用来构建10Mbit/s/100Mbit/s交换网络，能低成本、率地在现场建成具有交换功能的线性结构或星形结构的工业以太网。

  可以将网络划分为若干个部分或网段，并将各网段连接到ESM或OSM上，这样可以分散网络的负担，实现负载解耦，改善网络的性能。

  利用ESM或OSM的网络冗余管理器，可以构建环形冗余工业以太网。

  通过ESM可以方便地构建适用于车间的网络拓朴结构，包括线性结构和星形结构。级联深度和网络规模仅受信号传输时间的限制，使用ESM可以使网络总体规模达5km，使用OSM 时网络长度可达150km。

  4. 自适应与自协商功能

  具有自适应功能的网络站点(终端设备和网络部件)能自动检测出信号传输速率(10Mbit/s或100Mbit/s)，自适应功能可以实现所有以太网部件之间的无缝互操作性。

  自协商是高速以太网的配置协议，该协议使有关站点在数据传输开始之前就能协商，以确定它们之间的数据传输速率和工作方式，例如是全双工或半双工。

  5. 沉余网络

  冗余软件包S7-REDCONNECT用来将PC链接到高可靠性的SIMATICS7H冗余系统，可以避免设备停机。万一出现子系统故障或断线，系统交换模块会切换到双总线，或者切换到冗余环的后备系统或后备网络，以网络的正常通信。

  6. SIMATIC NET的快速重新配置

  网络发生故障后，应尽快对网络进行重构。重新配置的时间对工业应用是至关重要的，否则网络上连接的终端设备将会断开连接，从而引起工厂生产过程的失控或紧急停机。SIMATICNET采用了为此开发的冗余控制程序，对于有50个交换模块(OSM/ESM)的100Mbit/s环形网络，重新配置的时间不超过0.3s。

该通信方式可使用户用一套编程工具(手持编程器或FPWIN-GR)，便可对同一环路内任何一个站点上的PLC进行编程、设置、监控等操作。

  (1)手持编程器的远程编程

  ①把手持编程器接于P-LINK网上某台可编程序控制器PLCCPU单元的编程器接口上。

  ②把PLC的CPU单元置于PROG方式。

  ③在手持编程器上用OP21功能选择LINK单元号。

  ④在手持编程器上用OP20功能选择站号。选择了站号及LINK单元就等于指定了PLC，即建立起手持编程器与指定的这台PLC之间的通信联系。这时，可以用手持编程器对这台PLC进行远程编程、设置及监控，从而实现了在手持编程器与这台PLC间利用P-LINK 网的远程编程通信。

  (2)FPWIN-GR软件编程工具的远程编程

  ①把一台计算机接入P-LINK 网中某台PLC的CPU单元的编程器接口上。

  ②把FPWIN-GR软件安装在计算机上并启动起来，设为在线方式。

  ③在FPWIN-GR的主菜单上选择“Online/ Specify Station NO”，设置准备对其远程编程的PLC的站号及LINK单元号。

  选择了站号及LINK单元号就等于指定了PLC，即建立了计算机(带FPWIN-GR)与这台PLC的通信联系。把CPU单元设置为PROG方式，这时，可在计算机上对这台PLC 进行远程编程、设置及监控，从而实现了计算机与这台PLC之间通过P-LINK网的远程编程通信。