AB-PLC-EtherNet概述.ppt

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1、PLC 21206(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.2Ethernet是一个高速网络，最初设计用于计算机与外围设备的通讯。 自从1976年被Xerox与DEC和因特尔合作开发，Ethernet已经成为“实际上”信息网络的标准。 Ethernet遵守基本的IEEE802.3标准。什么是什么是Ethernet？PLC 21206(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2007 Rock

2、well Automation, Inc. All rights reserved.3Ethernet特性特性Ethernet是标准的信息网络。 能被大多数计算机厂商支持 众多的成品硬件选择 有能力支持大型网络提供分享如打印机、扫描器、数据服务器等资源的能力优化大量的数据传输通过通过IEEE标准说明标准说明Ethernet是一个开放式网络。是一个开放式网络。PLC 21206(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.4IEEEIEEE拥有Et

3、hernet的技术要求说明，具体描述在IEEE802.3规范中。这些标准全部开放，支持如下： SIG(特殊利益集团)行为 协会 出版刊物 互联网主页例如： RFC 2616 描述了超文本传输协议或http的协议。PLC 21206(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.5Ethernet协议协议可把协议当作是一种语言来考虑。如果两个设备说同样的语言或是协议，那么它们之间就可以通讯。可以在一个Ethernet信息中压缩很多不同的协议。实际上，

4、是把多数协议依照惯例压缩在一个单独的信息中。每个不同的协议都服务于特定信息的某个特定目的。在Ethernet上比较流行的协议有：TCP/IP 用于验证信息的传送并给信息规定路径 FTP 用于传输文件HTTP 用于网页通讯CIP 最初由罗克韦尔开发，用于工业设备间的通讯。适用于DeviceNet、 ControlNet 、和EtherNet/IP。 PLC 21206(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.6Ethernet/IPEtherN

5、et/IP 是使用通用工业协议的是使用通用工业协议的Ethernet网络的名称。网络的名称。在在EtherNet/IP中的中的“IP” 含义为含义为工业协议工业协议，可以当作以太网/工业协议PLC 21206(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.7TCP/IP 与与 EtherNet/IP相比较相比较EtherNet/IP 看起来与广泛用于Ethernet的另一个协议名称（实际上是一对协议）很相似。TCP/IP 用于验证信息的传送并给信息

6、指定路径TCP = 传输控制协议IP = 网间协议EtherNet/IP 与与 TCP/IP是两个完全不同的协议，为完全不同的目是两个完全不同的协议，为完全不同的目的而设计。的而设计。EtherNet/IP网络除了使用CIP通用工业协议外，既使用TCP协议，也使用IP协议。PLC 21206(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.8EtherNet/IP 与与 ODVA虽然EtherNet/IP最初是由罗克韦尔自动化开发的，但却是个开放式网

7、络。包括竞争者在内的许多公司都在出售EtherNet/IP的兼容产品。这就是它对我们的客户如此有吸引力的原因之一。ODVA，开放设备网制造商协会， 基于通用工业协议（CIPTM）管理开放式网络技术的开发, 并通过工具、培训和销售活动，援助CIP网络的制造商和消费者。PLC 21206(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.9OSI 参考模型参考模型开放式互连系统参考模型开放式互连系统参考模型OSI “模型” 描述网络在正常情况下是如何工作的

8、。它由7个层次，以及引入的大量概念组成。OSI 参考模型参考模型由另一个标准组织开发. 国际标准化组织，或 ISO (不是 IOS，也不是 OSI ！)。 如果这开始听起来有点像希腊语。ISO 根本就不是一个开头字母的缩写，而是来源于希腊单词isos，意思是相等！PLC 21206(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.10OSI 参考模型参考模型 CIP 网络网络 & 传输传输Ethernet IEEE 802.3MACEthernet

9、IEEE 802.3物理层物理层IPTCPUDPIP-广播广播隐性消息隐性消息封装协议封装协议显性消息显性消息设备概述设备概述应用对象应用对象4层层 传输层传输层3 层层 网络层网络层2层层 设备层设备层1层层 物理层物理层7层层- 应用层应用层6层层 表示层表示层 5层层 会话层会话层层的划分不是非常严格的，它们之间的边界往往是很模糊的。PLC 21206(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.11OSI 参考模型参考模型 CIP 网络及

10、传输网络及传输Ethernet IEEE 802.3MACEthernet IEEE 802.3物理层物理层IPTCPUDPIP- 广播广播隐性消息隐性消息封装协议封装协议显性消息显性消息设备概述设备概述应用对象应用对象4层层 传输层传输层3层层 网络层网络层2层层 设备层设备层1层层 物理层物理层7层层- 应用层应用层6层层 表示层表示层5层层 会话层会话层CIP的任务由最上面三层定义，的任务由最上面三层定义，但我们会从底层开始探讨，既第一层物理层。HTTP、FTP、DHCP与与通用工业协议通用工业协议PLC 21206(Confidential For Internal Use Only)

11、 Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.12OSI 参考模型参考模型第一层第一层称为物理物理层。第一层包括Ethernet电缆。在第一层处理的信息是简单的位.1和0OSI“堆栈”的这一层负责描述硬件技术规范，包括引脚配置、电压以及.网络网络“拓扑拓扑”。PLC 21206(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.13用于用于Ethernet的网络拓扑的网络拓扑

12、尽管Ethernet可以是总线型、星型、或是混合形，但是所有新型Ethernet，以及所有EtherNet/IP均采用星型结构。星型结构的中心是一个有源器件，如星型结构的中心是一个有源器件，如Ethernet交换机，包含在整个模块中交换机，包含在整个模块中。总线型总线型（同轴电缆）（同轴电缆）星型星型（双绞线、光纤、无线）（双绞线、光纤、无线） PLC 21206(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.14总线型拓扑总线型拓扑何为总线型拓扑

13、？何为总线型拓扑？ 所有的节点都由一个“主干线”连接，其它部分使用分接器以及同控制网类似的终端，与主干线相连。用在何处？用在何处？ 当想使用同轴电缆介质时使用总线型拓扑。总线型存在于早期的、现存的架构中，但不会被安装在新的架构中。总线型总线型（同轴电缆介质）（同轴电缆介质）PLC 21206(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.15总线拓扑总线拓扑连接在细缆以太网（连接在细缆以太网（ 10Base-2 thin net ）总线型网络）总线

14、型网络上的三台计算机上的三台计算机.PLC 21206(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.16星型拓扑星型拓扑何为星型拓扑？何为星型拓扑？ 在星型结构中，所有的节点都连接到一个有源设备，可以是集线器或是交换机。用在何处？用在何处？ 星型拓扑适用于双绞线、光纤、和无线系统。这种标准拓扑几乎用于所有的办公室，工厂和家庭。星型星型双绞线、光纤和无线双绞线、光纤和无线PLC 21206(Confidential For Internal Use

15、 Only) Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.17星型拓扑的优缺点星型拓扑的优缺点星型拓扑的优势星型拓扑的优势大多数星型结构的中心都是Ethernet交换机。交换机所提供的特殊优势将会在后面讨论。星型结构使网络更易于调试，因为每个设备都连在自己的电缆段上。添加和删除节点很方便-只需要把接头从集线器或交换机上插入或拔出即可。星型拓扑的缺点星型拓扑的缺点活跃的有源元件是电缆系统中的一部分。集线器或是交换机的故障会造成整个网络的瘫痪。PLC 21206(Confidential For Internal Use

16、 Only) Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.18混合型拓扑混合型拓扑星型星型/总线总线很多系统属于混合拓扑结构。因此用户能利用网络的最优特性。例如，星型/总线拓扑结构所示，所有的节点都连接在星型结构中，使系统可以简单的添加或删除节点以及查询故障。星型结构共同连接在一个总线上，允许节点相距很长的距离后再连接。许多市场上可以买到的集线器和交换机使之可以很简单的创建一个混合型拓扑。PLC 21206(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2007 Rock

17、well Automation, Inc. All rights reserved.19介质构成介质构成传输介质 收发器/MAU附加单元接口 (AUI)EtherNet控制器卡中继器网桥交换机路由器/ 网关PLC 21206(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.20Ethernet传输介质传输介质双绞线是当今最主要的介质，用于连接Ethernet设备。也使用光纤电缆，通常在干路中应用（跨越很长的距离，将节点组连接在一起）。EtherNet

18、电缆经常引用如下：10BASE-5100BASE-T10BASE-FL电缆参考的格式在下一页展示。PLC 21206(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.21Ethernet电缆参考电缆参考电缆格式 SSSBAND-MT/L 其中：SSS = 速度 (10MB, 100MB, 等)BAND = 基带基数MT/L = 介质类型或长度。对同轴电缆而言指长度，对双绞线和光纤而言指类型（对双绞线而言指T或TX，5指500米）例如： 10BASE-

19、5 意思是10MB 基带基带同轴电缆，网段最远距离 500米米。同轴电缆举例10BASE-5 (粗)10BASE-2 (细) 双绞线电缆举例（非屏蔽或屏蔽）10BASE-T100BASE-TX 光纤电缆举例10BASE-FL100BASE-FXPLC 21206(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.22Ethernet电缆线路说明电缆线路说明100BASE-T (双绞线双绞线): 100 米, 2 个节点/ 网段。 低成本 用于星型拓扑

20、当今用在何处？当今用在何处？在大多数新安装的设备中很受欢迎。10BASE-FL(光纤光纤): 2000 米， 2 个节点/网段。 可跨越很长的距离 有效用于存在电噪音的区域 当今用在何处？当今用在何处？通常用于长距离连接、建筑物间的连接、创建区域内电涌屏蔽 、以及用于高电噪音区域。PLC 21206(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.2310BASE-T、100BASE-T 和和1000BASE-T 区别是什么？ 10BASE-T 是

21、IEEE 标准，定义了发送数据的要求，要用非屏蔽双绞线电缆以10Mbps的速度传输，以及定义了在这种电缆上运行基频Ethernet的各方面要求。 100BASE-T 是 IEEE 标准，定义了发送数据的要求，要用非屏蔽双绞线电缆以100Mbps的速度传输，以及定义了在这种电缆上运行基频Ethernet的各方面要求。 1000BASE-T （也称为吉比特Ethernet）是IEEE标准，定义了发送数据的要求，要用非屏蔽双绞线电缆以1000Mbps的速度传输，以及定义了在这种电缆上运行基频Ethernet的各方面要求。PLC 21206(Confidential For Internal Use

22、Only) Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.24介质、标准、和网络介质、标准、和网络IEEE 名称名称10Base-210Base-T1000Base-T10GBASE-T100Base-FX电线类型电线类型RG-58 同轴电缆“Thin Net”Cat 3TIA/EIA-568-BUTPCat 5eTIA/EIA-568-BUTPCat 6aTIA-568-B.2-10 UTP光纤IEEE 标准标准号号802.3a802.3i802.3ab802.3an 802.3u 节点间距节点间距185m100m1

23、00m100m2kmPLC 21206(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.25Cat5e电缆电缆基于 EIA/TIA 568 商业建筑远程通讯配线标准，由电子工业协会在1985年开发，满足计算机通讯工业协会的要求。Cat5e网络电缆由四根非屏蔽双绞线组成（UTP）组成。使用 RJ45 连接器 支持最大频率125MHz以及最大速度125Mbps。Cat5e电缆用于： 1000Base-T、100Base-T、 和 10Base-T 网络大

24、多数电缆都是大多数电缆都是Cat5e电缆电缆PLC 21206(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.26收发器收发器这是一个最初的Ethernet网络草图。注意“收发器”是连接到网络的终端设备。如今，除了光纤，收如今，除了光纤，收发器、接口和控制器发器、接口和控制器通常集成在通常集成在NIC卡中卡中。（网络接口控制器。（网络接口控制器）PLC 21206(Confidential For Internal Use Only) Copyri

25、ght 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.27 收发器收发器收发器是负责在网络上接收和发送电信号的设备。PLC-5的的Ethernet版本版本需要外部的收发器。需要外部的收发器。ISA总线总线NIC插件包括插件包括收发器，并连接到收发器，并连接到5e级同轴电缆。级同轴电缆。AUI （附件单元接口）（附件单元接口） 是是 在计算机在计算机EtherNet接口卡（接口卡（NIC）与）与EtherNet电缆间的电缆间的15引引脚物理连接器接口脚物理连接器接口 。光纤收发器光纤收发器EN2T 包括收发器与包括收发器与RJ-45连接器。

26、连接器。PLC 21206(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.28有源设备有源设备以双绞线为介质的网络，使用各种设备来使能基本的“星型”结构。三种最普通的有源设备是： 集线器 交换机 路由器PLC 21206(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.29中继器中继器 用于Etherne

27、t同轴电缆系统，从而增加网络的整体长度，并可添加额外的节点。中继器重生输入信号，然后再传输，消除像在电缆中传输时影响信号衰减的噪声或畸变。 网络上的有源设备网络上的有源设备-集线器集线器当UTP (非屏蔽双绞线)布线越来越普遍，实现星型结构时多端口中继器是必需的。这些多端口中继器被称为集线器集线器。PLC 21206(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.30星型拓扑结构中心的集线器利用双绞线或光纤电缆来连接设备。集线器会向任意通道外的所有

28、其他通道，发送它所接收到的一切。集线器会向任意通道外的所有其他通道，发送它所接收到的一切。集线器可以简单的作为多端口中继器。消息从一个端口进入，然后广播给其它的每个端口Ethernet集线器集线器PLC 21206(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.31OSI 参考模型参考模型Ethernet集线器包括电缆都是第一层的一部分，集线器包括电缆都是第一层的一部分，第一层第一层被称为物理物理层。集线器不能连接任何智能设备，所以即使它是有源的电

29、子设备，也只能是简单的“物理”连接的一部分。PLC 21206(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.32OSI 参考模型参考模型CIP 网络与传输网络与传输EthernetMACEthernet物理层物理层IPTCPUDPIP-广播广播隐性消息隐性消息封装协议封装协议显性消息显性消息设备概述设备概述应用对象应用对象4层层 传输层传输层3层层 网络层网络层2 层层- 设备层设备层1层层 物理层物理层7层层- 应用层应用层6层层 表示层表示层

30、5层层 会话层会话层电缆、集线器电缆、集线器HTTP、FTP、DHCP以及以及通用工业协议通用工业协议PLC 21206(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.33网桥有选择地将数据包转发到合适的目的地，可在网段间独立通讯。这种传输对于网络和协议是透明且独立的。网桥可以把不同类型的介质连接到一起（例如10BASE-2和10BASE-T）。Ethernet网桥与交换机网桥与交换机 网桥Segment B 网段A网段 A00BC0300AE44

31、.网段B节点间的信息继续停留在网段B .网段A节点间的信息继续停留在网段A。只有不同网段节点间的信息才通过网桥。多端口的网桥称为Ethernet交换机交换机，是Ethernet网络的重要组成部分。PLC 21206(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.34交换机是星型拓扑中心最常用的设备。 交换机可以有选择地将数据包转发数据包转发到合适的目的地。它只将数据发送到指定的设备。交换机为数据包选择指定设备的路径。Ethernet交换机交换机仅仅

32、发送输入数据到期望的节点。节点。PLC 21206(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.35交换机是有选择的转发数据包，而不是像集线器那样广播数据，因而有效的消去了网络上的冲突，并减少了带宽的使用数量，所以交换机更有效率。交换机应该经常被使用，而非集线器。交换机应该经常被使用，而非集线器。集线器与交换机集线器与交换机交换机选择将数据包传送到指定设备的路径。输入信息只被传输到目的节点节点。PLC 21206(Confidential For

33、 Internal Use Only) Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.36OSI 参考模型参考模型Ethernet交换机位于第二层交换机位于第二层第二层第二层被称为数据链路层数据链路层使用OSI模型第二层定义的规则来完成最重要的数据处理工作。在第二层处理的数据被称为“帧”。当然Ethernet交换机实际上也由第一层的一部分组成，例如Ethernet电缆和交换机。在# PLC21007中我们会对第二层有更多的了解。PLC 21206(Confidential For Internal Use Only)

34、Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.37OSI 参考模型参考模型CIP 网络与传输网络与传输EthernetMACEthernet物理层物理层IPTCPUDPIP-广播广播隐性消息隐性消息封装协议封装协议显性消息显性消息设备概述设备概述应用对象应用对象4层层 传输层传输层3层层 网络层网络层2层层 设备层设备层1层层 物理层物理层7层层- 应用层应用层6层层 表示层表示层5层层 会话层会话层电缆、集线器电缆、集线器交换机交换机HTTP、FTP、DHCP与与通用工业协议通用工业协议PLC 21206(Confi

35、dential For Internal Use Only) Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.38路由器路由器/网关网关路由器是连接网段和网络间路由信息的设备。路由器是连接网段和网络间路由信息的设备。路由器使用软件路由表来路由数据包。路由器广泛用于英特网。有时，术语“网关”用于指能转换不同类型的数据的路由器。当路由器收到信息时，引用它的路由表来决定把信息路由到哪一段。路由器PLC 21206(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2007 Rockwe

36、ll Automation, Inc. All rights reserved.39OSI 参考模型参考模型路由器通常位于第三层路由器通常位于第三层第三层第三层 被称为 网络层。网络层。使用OSI参考模型的第三层定义的规则，通过软件完成路由器最重要的数据处理工作。在第三层处理的信息被称为“数据包或报文分组”。当然路由器也由第一层的一部分组成，例如Ethernet电缆和连接器。 在# PLC21007中我们能对第三层有更多的了解。PLC 21206(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2007 Rockwell Automation, In

37、c. All rights reserved.40OSI 参考模型参考模型CIP 网络与传输网络与传输EthernetMACEthernet物理层物理层IPTCPUDPIP-广播广播隐性消息隐性消息封装协议封装协议显性消息显性消息设备概述设备概述应用对象应用对象4层层 传输层传输层3层层 网络层网络层2层层- 设备层设备层1层层 物理层物理层7层层- 应用层应用层6层层 表示层表示层5层层 会话层会话层电缆、集线器电缆、集线器交换机交换机路由器路由器HTTP、FTP、DHCP与与通用工业协议通用工业协议PLC 21206(Confidential For Internal Use Only)

38、Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.41 路由器与交换机路由器与交换机路由器路由器在网络间起连接作用，并在它们间传输数据包。基于OSI模型的第三层第三层（网络层）定义的规则。交换机交换机构成网络的连接设备，并有选择性的转发帧到正确的目的地。基于OSI模型的第二层第二层（设备层）定义的规则。 PLC 21206(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.42Q & A 什么是拓扑？ 几何学历史渊源，就是结构 跟profie net 有啥区别？ 工业以太网。 总线结构问题。43 结束语结束语