基于工业以太网的网络适配仪设计

《基于工业以太网的网络适配仪设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、基于工业以太网的网络适配仪设计1.绪论1.1课题背景介绍随着工业控制和工厂自动化的普及，许多企业和工厂都已经放弃了过时的人员手工操作，改为当今工业控制上主流的PLC控制和机器人操作。伴随着这些控制设备，现场测量仪表，和各种传感器的大量应用，现场总线控制系统（FCS）不断地在各大控制系统中得到应用，现场总线控制系统目前已逐渐成为主流的控制系统。它将现场总线技术和各种智能仪表统一结合起来，真正使各种工业控制设备形成一个完整的控制体系，形成了信息传输的无缝连接，在很大程度上提高了现场控制的效率，在控制领域内掀起了一

2、股前所未见的狂潮[1]。然而在享受现场总线控制系统为我们带来方便的同时，我们也要看到在它发展的道路上也存在不少的障碍。比如，生产控制设备的厂家有很多，但是各大公司生产的控制设备都拥有自己的通讯协议标准，可编程逻辑控制器（PLC）是工业控制的核心部分，不同厂家生产的主流PLC的通讯协议也五花八门，如西门子公司的PLC所用的协议是Profibus，而施耐德公司的通讯协议则是Modbus。每个公司生产的控制设备都使用着不同的通讯协议，如果用西门子公司的PLC去搭配使用施耐德公司的现场仪表势必会发生无法融合使用的现象

3、，这对不同厂家生产的控制设备的统一协作造成了很大不便，使得FCS在工业控制中的推广得到了一定限制[2]。以太网是当今的局域网最常采用的网络通讯协议标准，它采用了最常见的总线式的拓扑结构和载波监听式的多路访问与冲突检测（CSMA/CD）相融合的通讯方法，具有速度快，能耗低，易兼容和便于安装的特点，并且它几乎可以支持所有的网络通讯协议，它在目前人们的生活，工作和生产中都有很广泛的应用。但是我们不能直接将其应用在工业控制中，因为它有一定的不稳定性。在它基础上发展起来的工业以太网（EtherIP）技术就很好地解决了这

4、个问题。它具有开放性，廉价性，高速性，兼容性和无缝性，具有很大的发展空间和潜力[3]。1.2工业以太网的国内外研究动态工业以太网（EtherIP）是基于IEEE802.3协议的，自从兴起以来，它为集成到一个新的数据通讯领域开辟了一个无缝的连接途径。他不仅为各种办公室环境提供了各种联网功能，也开始向具有复杂多变环境的工业环境的方向发展。目前符合IEEE802.3u标准的FastEther（快速以太网）已经成功运行多年，它具有交换的功能，全双工传输和自适应的特点，为各种用户都提供了良好的应用平台，并且凭借其良好地

5、兼容性让现场总线控制系统（FCS）得到了完美的无缝连接[4]。工业以太网正慢慢地代替其他现场总线，逐渐地成为现场总线控制系统中信息传输的主流通讯协议。如果能够发展一种关于工业以太网的开发方案，为自主开发工业以太网通讯功能产品的用户，提供了一种远程控制的通讯接口方案，将会有力地促进工业以太网在工业控制领域的发展。2.关于工业以太网2.1引言工业以太网是目前发展最为迅速的网络通讯协议之一，作为CIP家族中的一员，它充分发挥了现场总线的快速性，准确性，稳定性等特点，又融合了以太网的普遍性，便捷性和无缝性等特点。在现

6、代现场总线控制系统不断发展的普及的今天，工业以太网的优势和作用正在逐渐凸显出来。本章主要介绍有关工业以太网的知识，为本解决方案的实施做了技术铺垫。物理层为数据传输的通路做出了规定，它既规定了传输的介质类型，传输接口等物理规定，也规定了传输信号的编码方式，传输的方式和传输的速率等逻辑规定。这一层的数据单位主要是比特。其主要设备包括：中继器，集线器等。它为两个数据终端之间提供一条传送数据的通路所必须的物理条件和逻辑条件。为了完成一个完整的数据传输，我们必须为物理连接的激活，传送数据，物理连接的终止提供各个方便的描

7、述和规定。通过这些描述和规定，我们可以顺利地完成数据的传输，建立起两个数据终端之间的数据传输通路，也就是所谓的比特流。2.2现场总线介绍2.2.1现场总线简述现场总线是以现场仪表和控制设备之间的数字通讯为主要任务的通讯网络，也被称为现场网络。它的基本作用是将工控机，可编程逻辑器件，现场仪表设备，和现场控制设备等控制设备之间的通讯进行特化的网络，是一种最为常见的工业数据总线，也就是工业控制领域中的底层数据通讯网络。由于底层数据通讯在工业生产和生活工作中都有非常重要的作用，因此现场总线在其中也有着非常广泛的应用，

8、在楼宇自动化，工业自动化，交通自动化和控制自动化中都有它活动的影子。目前的现场总线市场中有大约40多种不同种类的现场总线技术，每种总线设备都有自己的总线技术，伴随着计算机技术的发展，我们需要将这些不同厂家生产的拥有不同总线技术的设备放在一起工作，但是不同的现场总线技术就为各种设备的共同协作制造了许多的麻烦。为了使各种各样的总线设备能够兼容成成套的控制设备，促进现场总线控制设备的进步，国际标准化组织（