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運動控制卡

工業以太網與Modbus TCP

發布日期:2022-04-17 點擊率:120

 一 以太網的標準

  以太網是一種局域網。早期標準為IEEE 802.3,數據鏈路層使用CSMA/CD,10Mb/s速度物理層有:

(1)10 base 5粗同軸電纜,RG-8,一段最長為500m;

(2)10 base 2細同軸電纜,RG-58,一段最長為185m;

(3)10 base T雙絞線,UTP或STP,一段最長為100m。


  快速以太網為100Mb/s,標準為802.3a,介質為100 base Tx雙絞線、100 base Fx光纖。

  目前10/100M以太網使用最為普遍,很多企事業用戶已實現100M到以太網桌面,確實體驗到高速“沖浪”的快感,另外從距離而言,非屏蔽雙絞線(UTP)為100m,多模光纖可達2~3km,單模光纖可大于100km。千兆以太網1000Mb/s為802.3z/802.3ab,萬兆以太網10Gb/s為802.3ae,將為新一輪以太網的發展帶來新的機遇與沖擊。

二 工業以太網與商用以太網的區別

  什么是工業以太網?技術上,它與IEEE802.3兼容,故從邏輯上可把商用網和工業網看成是一個以太網,而用戶可根據現場情況,靈活裝配自己的網絡部件,但從工業環境的惡劣和抗干擾的要求,設計者希望采用市場上可找到的以太網芯片和媒介,兼顧考慮下述工業現場的特殊要求:首先要考慮高溫、潮濕、振動;二是對工業抗電磁干擾和抗輻射有一定要求,如滿足EN50081-2、EN50082-2標準,而辦公室級別的產品未經這些工業標準測試,表1列出了一些常用工業標準。為改善抗干擾性和降低輻射,工業以太網產品多使用多層線路板或雙面電路板,且外殼采用金屬如鑄鋁屏蔽干擾;三是電源要求,因集線器、交換機、收發器多為有源部件,而現場電源的品質又較差,故常采用雙路直流電或交流電為其供電,另外考慮方便安裝,工業以太網產品多數使用DIN導軌或面板安裝;四是通信介質選擇,在辦公室環境下多數配線使用UTP,而在工業環境下推薦用戶使用STP(帶屏蔽雙絞線)和光纖。

三 TCP/IP

1. 為什么使用TCP/IP?

  最主要的一個原因在于它能使用在多種物理網絡技術上,包括局域網和廣域網技術。TCP/IP協議的成功很大程度上取決于它能適應幾乎所有底層通信技術。

    20世紀80年代初,先在X.25上運行TCP/IP協議;而后又在一個撥號語音網絡(如電話系統)上使用TCP/IP協議,又有TCP/IP在令牌環網上運行成功;最后又實現了TCP/IP遠程分組無線網點與其他Internet網點間TCP/IP通信。所以TCP/IP協議極其靈活,具備連接不同網絡的能力。

  另外,使用TCP/IP也簡化了OSI模型,因為它省略了表示層和會話層。如果現在把以太網的物理層和數據鏈路層加到OSI模型就構成了基于以太網的TCP/IP網,如圖1所示。用以太網實現TCP/IP也是經濟的一種方式。


2. Internet Protocol(IP)

  IP是Internet最基本的協議,用戶可從www.ietf.org下載RFC79來得到其文件,(要求評論RFC: Request For Comments:一系列備忘錄的名稱,包括概述、評價、意見、技術和研究,以及所提出的和被接受的互聯網標準)。

  IP層主要目的是找到IP報文的“下一個連接點”,它可以是路由器、計算機、控制器甚至I/O,關鍵該設備須有自己的IP地址。凡在網絡層使用IP協議的網絡,都通過IP地址尋址,所以使用時首先要進行復雜的設置,每個節點至少需一個“IP地址”、一個“子網掩碼”、一個“默認網點”和一個“主機名”,如此復雜的設置,對于一些初識網絡的用戶來說的確帶來不便,不過隨著對網絡熟悉,有許多IP地址配置工具,可方便進行IP設置,甚至是自動設置。

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