第六章 工业以太网定稿.pptVIP

第六章 工业以太网 因特网和以太网的普及，使得其网络的使用既经济又便利。这就推动了其网络在工业应用中的推广，并已开发成功多种工业以太网，其中之一就是EtherNet/IP。EtherNet/IP名称中的“IP”是工业协议（Industrial Protocol）的缩写，它是一种应用层使用的工业以太网。 6.1 以太网及TCP/IP 1．以太网概况 以太网前身是20世纪70年代夏威夷大学的Norman Abramson等人开发的ALOHA系统，该系统用无线电把分布在夏威夷岛上的节点连成网络。ALOHA系统用无线电在世界上首次采用随机访问技术来解决网络上所有节点共享一个信道所带来的信道争用问题。 6.1 以太网及TCP/IP 在本书中，以太网指的是符合IEEE802.3标准的网络，其特点是使用CSMA/CD协议来解决信道争用问题。 IEEE802.3标准不断扩充。截至2003年3月，IEEE802.3标准所支持的传输介质有同轴电缆、非屏蔽双绞线（UTP）、光纤等，所支持的通信波特率有1Mbit/s、10Mbit/s、100Mbit/s、1000Mbit/s、10Gbit/s等。在以太网的发展历史中，一个里程碑式的事件是在1990年IEEE802.3标准提供对UTP的支持。UTP的使用、安装、维护都很方便，且成本低廉。 6.1 以太网及TCP/IP 另外，由于电话线也用的是UTP，而建筑物里一般都会布有电话线，因此组网时可不必重新布线，使用现成的电话线即可。虽然UTP 有抗干扰能力不强的缺点，但在商业应用中， 通常不是一个大问题。因此在这之后，以太网迅速得到广泛应用，目前已经成为应用最为广泛的一种局域网。 2．以太网的物理层 IEEE802.3 标准定义了近20 种以太网，见表6.15。分类主要是根据传输介质和通信波特率的不同。以太网类型名称分为三段。名称最前面的数字，表示的是通信波特率。名称中间是BASE 或BROAD，表示网络是宽带还是基带。所谓宽带是指一条线上有多个信道（即信号频率），不同的数据可以通过使用不同的信道在同一物理介质上传播；所谓基带是指一条线上只有一个信道，所有的数据传输只能使用这个信道。 2．以太网的物理层 除了一种以太网（10BROAD36） 是宽带网络外，其他类型的以太网都是基带网络。以太网络名称的最后面如果是数字表示的是网段的最大长度，如果是字母T 表示的是双绞线，如果是字母F 表示传输介质是光纤 。 最早发布的10BASE5 所使用的传输介质是直径为10mm 的50Ω 同轴电缆（粗缆）。为了防止信号反射，需要在电缆的两端装上50Ω 的终端电阻，其中一端应该接地。10BASE5 以太网的网段最大长度为500m，每个网段最多能接100 个节点，节点间的最小距离为2.5m， 组网时节点间的距离一般取2.5m 的整数倍。 要把一个节点接入10BASE5 以太网，必须在节点上安装网卡，在电缆上安装收发器， 并用收发器电缆把收发器和网卡连接起来（收发器电缆的最大长度为50m）。 6.1 以太网及TCP/IP 如果10BASE5 网段长度超过500m，或节点数目超过100 个，就需要另外组建一个网段，两个网段之间使用中继器连接。中继器是工作在物理层的设备，其功能是双向接收、处理并重发物理信号，从而解决信号长距离传输所造成的衰减和失真问题。在一个10BASE5以太网中，最多可以使用4个中继器。 接着发布的10BASE2所使用的传输介质是直径为5mm的50Ω同轴电缆（细缆）。为了防止信号反射，也需要在电缆的两端装上50Ω的终端电阻，其中一端应该接地。10BASE2 6.1 以太网及TCP/IP 以太网的网段最大长度为185m，每个网段最多能接30个结点，节点间的最小距离为0.5m。 在10BASE2以太网上安装节点，需要在节点上安装网卡，并在网卡上安装T型连接器。最后，用网卡上的T型连接器把两个BNC连接器连接起来。10BASE2以太网同样可以用中继器来扩展，并且在一个网络中也最多容许用4个中继器。 10BASE5以太网和10BASE2以太网各有优劣。10BASE5以太网可靠性高、抗干扰能力强、网段最大长度长，但是成本较高、使用不方便；10BASE2以太网成本低、使用方便，但是可靠性差。因此，可以将粗缆和细缆混合使用，取长补短，粗缆和细缆之间通过粗细缆转接器连接。 6.1 以太网及TCP/IP 1990年发布的10BASE-T是以太网发展史上的一个里程碑，它在双绞线上实现了10Mbit/s的数据传输。双绞线虽然应用广泛、使用方便、成本低廉，但早期人们认为双绞线只能用于音频信号传输或低速数据