工业以太网专业术语介绍

拓扑是网络中电缆的布置。众所周知，EIA-485或 CAN 采用总线型拓扑。但在工业以太网中，由于普遍使用集线器或交换机，拓扑结构为星型或分散星型。

二、接线

工业以太网使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，推荐使用五类或超五类线。

光纤链接时需要一对，常用的多模光纤波长为 62.5/125μm 或 50/125μm。与多模光纤的内芯相比，单模光纤的内芯很细，只有 10μm 左右。通常，10Mbps 使用多模光纤，100Mbps下，单模、多模光纤都适用。

三、接头和连接

双绞线接头中，RJ-45 较常见，共两对线，一对用于发送，另一对用于接收。在媒介相关接口(MDI)的定义中，这四个信号分别标识为 RD+，RD-，TD+，TD-。

一条通信链路由 DTE(数据终端设备，如工作站)和 DCE(数据通讯设备，如中继器或 交换机)组成。集线器端口标识为 MDI-X 端口表明 DTE 和 DCE 可以使用直通电缆相连。假 如是两个 DTE或两个 DCE相连，可以采用电缆交叉的方法或直接利用集线器提供的上连端 口(电缆不要交叉)。

光纤接头有两种，ST 接头用于 10Mbps 或 100Mbps;SC接头专用于 100Mbps。单模纤通 常使用 SC接头。DTE 与 DCE 之间的连接只需依照端口的 TX、RX 标识即可。

四、工业以太网与普通商用以太网产品

什么是工业以太网?技术上，它与 IEEE802.3 兼容，但设计和包装兼顾工业和商业应用 的要求。工业现场的设计者希望采用市场上可以找到的以太网芯片和媒介，兼顾考虑工业现 场的特殊要求。首先考虑的是高温、潮湿、震动。第二看是否能方便地安装在工业现场控制 柜内。第三是电源要求。许多控制柜内提供的电源都是低压交流或直流。墙装式电源装置有 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)要求的不同而变化。现场的安全标准与办公室的完全不同。有时需要的是恶劣环境的 额定值。工厂里采用的可能是工业控制柜标准而楼宇系统采用的往往是烟雾标准。显然低价 的商用以太网集线器和交换机无法达到这些要求。

五、 速度和距离

讨论共享型以太网的距离，不能忽略碰撞域( Collision Domain)的概念。

共享型以太网或半双工以太网的媒体访问是由载波侦听多路访问/碰撞检测(CSMA/CD) 确定的。在半双工的通讯方式下，发送和接收不能同时进行，否则数据会发生碰撞。站点发 送前，首先要看是否有空闲的信道。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，最终本站发送成功。反之，发生碰撞，源站点发送阻塞信 号加强碰撞。竞争站点延迟后(延迟时间由算法确定，是随机的)重试。在这种机制下CONTROL ENGINEERING China版权所有，所 有站点和所有集线器都必须在同一碰撞域内。

对工业以太网来说，10Mbps 和 100Mbps 是最常用的。在 10Mbps，全部采用双绞线的以 太网网络中，与距离有关的概念有两个，即网段(Segment)和网络范围(Network Diameter)。 前者指连接两个设备(集线器、交换机或主机)的距离，后者指网络中两个最远端设备之间 的距离。不管是 10Mbps 或 100Mbps 的网络，网段的最远距离不能超过 100 米。考虑网络延 伸，最有用的规则就是 5-4-3 规则(仅仅针对 10Mbps 中继器)。规则的内容如下：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 淘汰)。由于双绞线网段的最远距离是 100 米，最大网络(网络范围)就是 500 米。光纤网段的最远距离可达 2 公里控制工程网版权所有，但 IEEE802.3 标准规定，使用光纤，级联数最多不能 超过 3 个，且网络末端需使用双绞线，中间的两个为光纤网段并保证每个网段不超过 1 公里。这样，整个光纤网段长度限制在 2 公里。5-4-3 规则对 100Mbps 是不适用的。建议使用 100Mbps 交换机。

六、 集线器和交换机

中继型集线器(集线器) 集线器是构成以太网拓扑的基本设备，为多端口设备，有四、八、十二口等，可级联构成分散星型拓扑。集线器均符合 IEEE802.3 中继单元要求。这些要求包括前导码生成、对称和幅度补偿。 中继器必须对信号再定时，这样收发器和电缆引起的信号抖动不会在多网段传播时累积。这 些设备能侦测出不完整的数据包和冲突，并产生一个阻塞信号相作用。它们还会自动隔离有 问题的端