一、拓扑结构
拓扑是网络中电缆的安置。众所周知,EIA-485或CAN选用总线型拓扑。但在工业以太网中,因为遍及运用集线器或交流机,拓扑结构为星型或涣散星型。
二、接线
工业以太网运用的电缆有屏蔽双绞线(STP)、非屏蔽双绞线(UTP)、多模或单模光缆。
10Mbps的速率对双绞线没有过高的要求,而在100Mbps速率下,引荐运用五类或超五类线。
光纤链接时需求一对,常用的多模光纤波长为62.5/125μm或50/125μm。
与多模光纤的内芯比较,单模光纤的内芯很细,只要10μm左右。一般,10Mbps运用多模光纤,100Mbps下,单模、多模光纤都适用。
三、接头和衔接
双绞线接头中RJ-45较常见,共两对线,一对用于发送,另一对用于接纳。在前言相关接口(MDI)的界说中,这四个信号别离标识为RD+,RD-,TD+,TD-。
图1 RJ45接头及端脚分配
一条通讯链路由DTE(数据终端设备,如作业站)和DCE(数据通讯设备,如中继器或交流机)组成。集线器端口标识为MDI-X端口标明DTE和DCE能够运用直通电缆相连。假如是两个DTE或两个DCE相连?能够选用电缆穿插的办法或直接运用集线器供给的上连端口(电缆不要穿插)。
光纤接头有两种,ST接头用于10Mbps或100Mbps;SC接头专用于100Mbps。单模纤一般运用SC接头。DTE与DCE之间的衔接只需按照端口的TX、RX标识即可。
四、工业以太网与一般商用以太网产品
什么是工业以太网?技术上,它与IEEE802.3兼容,但规划和包装统筹工业和商业运用的要求。工业现场的规划者期望选用市场上能够找到的以太网芯片和前言,统筹考虑工业现场的特殊要求。首要考虑的是高温、湿润、轰动。第二看是否能方便地安装在工业现场操控柜内。第三是电源要求。许多操控柜内供给的电源都是低压沟通或直流。墙装式电源设备有时不能适应。电磁兼容性(EMC)的要求随工业环境对EMI(工业抗干扰)和ESD(工业抗震)要求的不同而改变。现场的安全规范与办公室的彻底不同。有时需求的是恶劣环境的额定值。工厂里选用的可能是工业操控柜规范而楼宇体系选用的往往是烟雾规范。明显贱价的商用以太网集线器和交流机无法到达这些要求。
五、速度和间隔
评论同享型以太网的间隔,不能疏忽磕碰域(Collision Domain)的概念。
图2 同享型以太网中的一切设备和联线有必要在一个磕碰域中
同享型以太网或半双工以太网的媒体拜访是由载波侦听多路拜访/磕碰检测(CSMA/CD)确认的。在半双工的通讯方法下,发送和接纳不能一起进行,不然数据会发生磕碰。站点发送前,首要要看是否有闲暇的信道。发送时,站点还会在一段时间内收听,确保在这一时间内没有其它站点在进行同步传送,终究本站发送成功。反之,发生磕碰,源站点发送堵塞信号加强磕碰。竞赛站点推迟后(推迟时间由算法确认,是随机的)重试。在这种机制下,一切站点和一切集线器都有必要在同一磕碰域内。
对工业以太网来说,10Mbps和100Mbps是最常用的。在10Mbps,悉数选用双绞线的以太网网络中,与间隔有关的概念有两个,即网段(Segment)和网络规模(Network Diameter)。前者指衔接两个设备(集线器、交流机或主机)的间隔,后者指网络中两个最远端设备之间的间隔。不管是10Mbps或100Mbps的网络,网段的最远间隔不能超越100米。考虑网络延伸,最有用的规矩便是5-4-3规矩(仅仅针对10Mbps中继器)。规矩的内容如下:一个网络最多有五个网段,四个中继器,不多于三个的混合网段。混合网段指的是同轴总线网段(已筛选)。因为双绞线网段的最远间隔是100米,最大网络(网络规模)便是500米。
光纤网段的最远间隔可达2公里,但IEEE802.3规范规矩,运用光纤,级联数最多不能超越3个,且网络结尾需运用双绞线,中心的两个为光纤网段并确保每个网段不超越1公里。这样,整个光纤网段长度约束在2公里。
5-4-3规矩对100Mbps是不适用的,主张运用100Mbps交流机。
中继型集线器(集线器)
集线器是构成以太网拓扑的根本设备,为多端口设备,有四、八、十二口等,可级联构成涣散星型拓扑。
集线器均契合IEEE802.3中继单元要求。这些要求包含前导码生成、对称和起伏补偿。中继器有必要对信号再守时,这样收发器和电缆引起的信号颤动不会在多网段传达时累积。这些设备能侦测出不完好的数据包和抵触,并发生一个堵塞信号相效果。它们还会主动阻隔有问题的端口以保持网络正常作业。
接口转接器
另一系列产品是接口转接器,有时称为收发器。它们将一种前言转为另一种前言。最重要的转化是双绞线至光纤的转化。因为许多集线器没有光纤端口,接口转接器便是用来支撑网络中光纤的运用的。这些设备在网络中是通明。端口不存储帧也不检测磕碰,仅仅将一种前言转为另一端兼容的信号。
交流型集线器(交流机)
交流型集线器能够替代中继型集线器并改进网络的功用。与物理层设备-中继型集线器不同,交流型集线器实际上是衔接两个数据链路的网桥,也便是说磕碰域在每个交流机端口进行了完结。所以,增加了交流机就扩展了网络地理上的规模,级联交流机能够大规模地完成网络扩展。
交流机比中继型集线器杂乱。双绞线端口主动与隶属端口进行速率洽谈(10Mbps仍是100Mbps)。流量操控功用也经过洽谈进行。全双工网段选用PAUSE计划,半双工网段一般选用backpressure计划。交流机读取一个完好的帧并观察其源地址后就能查出所连以太网设备的端口方位。交流机随即发生一张端口地址表格并保护表的内容。从这时起,网络通讯仅限于与本次传送有关的端口。因为同步的传送无需任何操作即可在这些端口上完成,网络的吞吐量提高了。表的内容会依据衔接信息的改变主动改写。
假如某个端口收到的信息需播送发送、群组发送或发送地址不详,交流时机主动把信息发至一切端口。