工業網絡與現代企業網絡一、工業網絡概述二、工業以太網的概述三、現代企業網絡系統的結構四、多種工業控制網絡的集成一、工業網絡的概述工業網絡是指在工業環境中用于連接和通信的網絡系統。它是為了滿足工業自動化和控制系統的需求而設計的，用千連接各種設備、傳感器、執行器和控制器，以實現數據傳輸、監控和控制功能。工業網絡通常具有以下特性：1.可靠性：工業網絡需要具備高度可靠性，以確保數據的準確傳輸和設備的穩定運行。2.實時性：許多工業應用需要進行實時數據傳輸和響應，如控制系統和監控系統，因此工業網絡需要提供低延遲和高帶寬的通信能力，以保證及時快捷的通信。3.安全性：工業網絡中的數據和通信必須得到保護，以防止未經授權的訪問、數據泄露或網絡攻擊。因此，工業網絡通常采用安全協議、身份驗證以保障網絡安全。4.擴展性：工業網絡需要具備良好的擴展性，以適應不斷增長的設備數量和數據流最，應該能夠支持靈活的拓撲結構和設備的添加或刪除。一、工業網絡的概述工業網絡可以包括各種通信技術和協議、現場總線（如PROFIBUS、Modbus、CAN等）、工業無線網絡等。工業網絡在制造業、能源、交通、物流等領域廣泛應用，為工業自動化和控制系統提供可靠的通信基礎設施。二、工業以太網的概述由于現場急線的標準化制定存在一定的難度，人們開始尋求新的工業通信技術，這時以太網技術出現了。以太網最早出現千20世紀70年代，之后按照IEEE802.3實施了標準化，現在是指符合IEEE802.3標準的局域網(LAN)產品組。以太網技術因具有技術簡單、開放性好、價格低廉等特點，在辦公和商務領域的市場占有率非常高。以太網最初是為辦公自動化的應用而設計的，并沒有考慮工業現場環境的需求。后來，—些廠商提出將以太網技術引入工廠設備底層（如施耐德提出了適用于工業現場的基于以太網＋TCP/IP的解決方案），工業以太網也就隨之產生了。工業以太網是指在工業環境的自動化控制及過程控制中應用以太網的相關組件及技術，采用TCP/IP協議，與IEEE802.3標準兼容，并在應用層加入各自特有協議的通信技術。二、工業以太網的概述1.工業以太網概況工業以太網是基于IEEE802.3（以太網）的強大的區域和單元網絡。工業以太網提供了一個無縫集成到新的多媒體世界的途徑。企業內部互聯網(Intranet)、外部互聯網(Extranet)及國際互聯網(Internet)提供的廣泛應用不但已經進入辦公室領域，而且可以應用于生產和自動化過程中。繼10Mbit/s以太網成功運行之后，具有交換功能、全雙工和自適應的100Mbit/s快速以太網(FastEthernet,符合IEEE802.3u標準）也已成功運行多年。采用何種性能的以太網取決千用戶的需要，通用的兼容性允許用戶無縫升級到新技術。在今天的控制系統和工廠自動化系統中，以太網的應用幾乎和PLC一樣普及。正確選擇工業以太網要考慮哪些因素呢？簡單來說，要從以太網通信協議、電源、通信速率、工業環境認證、安裝方式、外殼對散熱的影響、簡單通信功能和通信管理功能、電口或光口等方面來考慮，這些都是最基本的產品選擇因素。二、工業以太網的概述如果對工業以太網的網絡管理有更高要求，那么需要考慮所選擇產品的高級功能，如信號強弱、端口設置、出錯報警、串口使用、主干冗余(Trunking)、環網冗余(RapidRing)、服務質量(QoS)、虛擬局域網(VLAN)、簡單網絡管理協議(SNMP)和端口鏡像等其他工業以太網管理交換機可以提供的功能。不同的控制系統對網絡的管理功能要求不同，自然對管理型交換機的使用也有不同要求。應根據系統的設計要求，挑選適合系統的工業以太網產品。由于工業環境對工業控制網絡可靠性能的超高要求，工業以太網的冗余功能應運而生。從快速生成樹冗余、環網冗余到主干冗余，它們都有各自不同的特點，控制工程師可以根據要求進行選擇。二、工業以太網的概述2.工業以太網的技術特點和優勢以太網具有價格低廉、穩定可靠、通信速率高、軟／硬件產品豐富、應用廣泛及支持技術成熟等優點已成為最受歡迎的通信網絡之—。近些年來，隨著網絡技術的發展，以太網進入控制領域，形成新型的工業以太網技術。這主要是由千工業自動化系統向分布化、智能化控制方面發展，開放的、透明的通信協議是必然的要求。將以太網技術引入工業控制領域，其技術特奪帶來的優勢具體有以下幾點：（1）應用廣泛。工業以太網兼容應用最廣泛的計算機網絡技術，大多數編程語言（如VisualC+＋、Java和VisualBasic等）都支持以太網的應用開發。采用不同網絡協議的設備可以很容易實現互聯。（2）資源共享能力強。隨著互聯網的發展，工業以太網已滲透到各個角落，網絡上的用戶已解除了資源地理位置上的束縛，接入互聯網上的任何—臺計算機后都能瀏覽工業控制現場的數據，實現工業控制網絡與企業信息網絡的無縫連接，形成企業級管控—體化的全開放網絡。二、工業以太網的概述（3）軟／硬件成本低廉。由千工業以太網技術已經非常成熟，支待工業以太網的軟／硬件受到廠商的高度重視和廣泛支持，有多種軟件開發環境和硬件設備供用戶選擇。（4）通信速率高。隨著企業信息系統規模的擴大和復雜程度的提高，對信息量的需求也越來越大，有時甚至需要實現音頻和視頻數據的傳輸。通信速率為100Mbit/s、1000Mbit/s的快速以太網開始廣泛應用，萬兆以太網技術也逐漸成熟，其速率比現場急線快很多，可以滿足工業控制網絡不斷增長的帶寬要求。實現“控管—體化”，這是其他任何—種現場總線都無法比擬的。（5）可持續發展潛力大。工業以太網的引入為控制系統的后續發展提供可能性，用戶在技術升級方面無須獨自研究投入。同時，工業機器人技術和工業控制技術的發展要求通信網絡具有更高的帶寬和性能，通信協議具有更高的靈活性，這些要求工業以太網都能很好地滿足。三、現代企業網絡系統的結構現代企業網絡系統的結構通常基于分層架構，其中包含以下幾個主要組成部分：1.邊緣層（Edgelayer）：現代企業網絡系統的最低層，負責連接終端設備（如計算機、手機、打印機）。2.分布層（DistributionLayer）：位千邊緣層和核心層之間，負責實現網絡的分層。3.核心層（CoreLayer）：現代企業網絡系統的中心，負責處理大量的數據流量。它提供高帶寬、低延遲的交換和路由功能，確保網絡的性能和可靠性。三、現代企業網絡系統的結構4.無線鏈路（WirelessLink）：現代企業網絡系統通常包括無線鏈路，用于支持移動設備的無線接入寺。無線局域網可以與穩定網絡存儲結合使用，提供靈活的網絡連接和覆蓋范圍。5.數據中心（DataCenter）：對于大型企業來說，數據中心是現代企業網絡系統的重要組成部分。6.安全層（SecurityLayer）：現代企業網絡系統必須具備強大的安全性能，以保護敏感數據并防止網絡攻擊。安全層包括防火墻、入侵檢測系統(IDS)、虛擬專用網絡(VPN)等安全設備和技術。這些組成部分相互連接和交互，構成個完整的企業網絡系統。具體的網絡結構和配置可能會因為組織規模、業務需求和技術要求的不同而有所不同。四、多種工業控制網絡的集成在工業控制網絡中，集成多種網絡可以實現不同類型的設備和系統之間的通信與協作。常見的工業控制網絡集成方法有以下幾種：1.利用網關設備。利用網關設備可以連接不同類型的工業控制網絡，如現場接口、控制器局域網等。網關設備可以將不同網絡之間的通信協議進行轉換和改裝，實現數據的傳輸和交換。2.利用協議轉換器。協議轉換器是一種設備或軟件，用于將不同網絡使用的通信協議進行轉換。它可以將數據從一個網絡的協議格式轉換為另一個網絡所需的協議格式，以實現數據的傳輸與交互。3.利用通信服務器。通信服務器是種中間設備，用千連接和管理多個工業控制網絡。它可以提供統一的接口和協議，使不同網絡的設備之間能夠進行通信和數據交換。四、多種工業控制網絡的集成4.利用軟件。通過使用軟件工具和平臺，可以實現多種工業控制網絡的集成。這些軟件可以提供數據傳輸、協議轉換、設備管理和監控等功能，以實現不同網絡之間的集成和協作。5.利用標準化協議。—些工業控制