西门子PLC总代理商-阜阳

时间：2023-07-24

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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。

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