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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,所有站点共享网络能和带宽,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速率。本地数据通信在本网段进行,只有*的数据包可以出本地网段的范围。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。
交换机首先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,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、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开始之前就能协商,以确定它们之间的速率和工作方式,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,以保网络的正常通信。
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采用了专门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,重新配置的时间不过0.3s。
6ES7211-1BE40-0XB0 | CPU 1211C AC/DC/Rly,6输入/4输出,集成2AI |
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