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介绍早在1980年，一个包括Xerox，Inter和DigitalEquipment等几大公司在内的机构，宣布了以太网1.0版本的诞生。1983年，2.0版本随之而出，这一个版本即IEEE802.3标准。但是，在最初的时候，局域网并不普及，它们主要用于大学和大型的企业内部。虽然在1981年IBM公司推出的XT系列个人电脑已经投入市场。但是当时的软件业并不强大，可用的网络系统也是很少的。随着处理器容量的不断提升，应用软件产业也有了十足的发展。用户数量出现了急剧上涨。由于用户共享资源的扩大，统一的数据管理和软件产品的增加，使得局域网的需求出现突飞猛进的发展。局域网增长因素示意图：伴随着工业领域对网络技术的需求增长，新的网络设计出现在自动化行业中。1985年时，以太网技术凭借SiemensSINECH1而获准进入工业通讯领域。在1996年推出的SIMAICNET，现在已经在工业通讯中占据重要地位，而SINECH1即为它的前身。当今，工业以太网在工业网络中已经成为一种标准，比如在自动化工业或者在工业车间部门中，通讯协议的可用性和稳定性是其中最重要的因素。网络用户数量不断增长以及软件所使用的带宽需求增加，传统的10Mbps以太网无法满足工业要求。因此，人们开始准备设计一种100Mbps的以太网（即快速以太网（FastEthernet），FDDI，100BaseVG）。快速以太网起源于1993年6月，当时超过50家制造商共同建立了快速以太网联盟，目的是共同研制一种100Mbps的以太网。该组织同时还要设计所有的相关的网络元件，比如适配器，中继器/集线器，交换机，路由器和管理工具。所有的产品都要符合标准，以保证不同的制造商都可以应用这些产品。这也是快速以太网为什么会被广泛应用，并受到一致赞扬的原因。到了1995年6月，快速以太网被最终确定为IEEE802.3标准。快速以太网提供了100Mbps技术的可能性。用户不需改变整个网络结构就可以获得高速的传输率。这就是当今为何快速以太网作为100Mbps网络，成为使用率最高的通讯协议。以太网在工业中早已被高度接受并获得了一致的认同。但在1999年，制造商们开始了新的探索，大家希望建立千兆以太网（1000Mbps），也就是10Gigabit标准。自动化技术的网络等级为了清楚地认识以太网在自动化中的地位，我们可以将自动化系统分为以下级别：为了在一个大型企业中可以随时，充分的了解企业中各种复杂的信息，在整个自动化系统中形成了不同的网络等级。在这些不同等级的网络中，信息可以在垂直和水平两个方向上相互传递。每个等级的网络都与上下相邻的网络连接，可以判定相互间通讯的需求。在最上层网络，存在众多复杂的计算机系统，能够不定期的对各种复杂数据进行响应，大量的通讯参与者和响应者在网络中相互协调。在最底层，依然有很大的信息吞吐量，只是数据相对要少于上层结构。在自动化系统网络中可以分为以下5层结构：·计划编制层（PlanningLevel），对来自生产层的信息进行评价，组织编排并协助生产部门进行决策。在这一层中，不论是信息量还是传输速率和距离都是最大的。·控制层（ControlLevel），对每个生产层进行协调。控制层得到来自上一层的生产编排信息，对低层进行编制。该层中的各计算机可以进行诊断，操作和记录工作。·单元层（CellLevel），连接各个不同的生产层，被各单元计算机或PLC控制。·现场层（FieldLevel），存在大量用于控制的可编程控制装置，调节和检测元件比如PLC或工业计算机等，并可以对执行器/传感器层进行评价。该层可以连接至可视化系统，对数据进行响应和传输。·执行器/传感器层(Actuator/SensorLevel)，属于现场层得一部分并于现场层的控制器连接。该层的特点是输入和输出数据的传输速率极快。输入和输出数据的更新时间甚至低于控制器的循环扫描周期。以太网以太网是全球范围内广泛应用，各制造商兼容的LAN（局域网，LocalAreaNetwork）网络。传输速率可以达到10，100或1000Mbps。LAN被定义为IEEE802标准，且不同于其他网络：·总线长度或网络范围大（10—1000m）·传输介质技术多样（同轴电缆，双绞线和光纤）·网络拓扑结构多样（总线型，环型，星型和树型）以太网一部分被定义为IEEE802.3，快速以太网定义为IEEE802.3u。网络工作方式在以太网网络中，没有主站和从站的区分。任何参与者都有权介入到总线中。为了协调各参与者，采用CSMA/CD（CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection）协议，也可以称作“听说协议”（ListenWhileTalk）。该协议描述的内容是，何时将数据放入到网络中，以及如何对数据冲突进行处理。如果一个连接至LAN中的参与者希望发送数据，首先要等待，直到网络“空闲”下来，也就是说网络中没有数据在传送（carriersense）。确定网络中没有数据进行传输后，该参与者开始发送自己的数据。在这个过程中，可能有很多参与者都在等待这个“空闲”时刻，并且当该时刻来临时都开始发送各自的数据（多路访问，ＭultipleAccess）。如果发生这种情况，就被称为“冲突”。以太网通讯可以检测出这种冲突。如果CSMA/CD协议判断出冲突，数据的发送方将被中断，数据也会被删除。经过一个随机周期后，网络重新进行新一轮的数据传输。而这个随机周期通过一种国际标准的固化公式计算出来的，并不是网络随意分配的。为了保证CSMA/CD访问技术能够成功实现，以太网网络的范围就要受到限制，从而控制数据包的最长传输时间。CSMA/CD协议所支持的最佳网络距离就成为冲突区域（collisiondomain）。在10Mbps以太网中，冲突区域的范围是4520m。以太网数据包格式MAC地址在以太网中的每个网络接口，比如PC的网络插卡或PC内部的以太网CP模块，都具有一个以太网地址。通常这个地址被称为MAC（介质访问控制，MediaAccessControl）地址，该地址在以太网网络中都是特定的，独一的地址。MAC地址有６个字节，被分为两部分。第一部分（基本MAC地址）识别制造商。第二部分可以判定一个工业以太网中的不同节点。数据包格式：以太网数据包的格式是以太网标准的特征之一。所有的数据都在以太网网络中进行交换，并以数据包的形式进行传输。此功能与数据报相似。为了安全的传输这些数据，除了必要的数据信息，还要加上一些附加信息。下面将详细介绍它们的名称和作用：Preamble和Framestart：Preamble长度为７个字节，要与其他通讯参与者保持同步时钟脉冲。它与Framestart在以太网数据包中共同担任数据起始标志的作用。DestinationAddress：该地址作为网络中MAC地址的一部分，代表数据接收设备的地址。SourceAddress：同样属于MAC地址的一部分，代表数据发送设备的地址。DataFieldWidth：数据长度代表以太网数据包中数据的准确长度。长度范围从0到1500字节。DataandPad：根据CSMA/CD的协议规则，为了保证在数据发生冲突时能够准确被监测，以太网数据包必需提供至少64字节的内容，如果实际数据低于这个长度，在该段内要增加更多的数据以保证达到最小数据容量。Check-Sum：以太网的数据包还包括一个校验位。如果该段检测到传输错误，则必须中止传输并阻止数据访问下一协议层。以太网传输介质：以太网提供了不同类型的传输介质，通常使用以下几种：·同轴电缆·双绞线·光纤早期，主要使用同轴电缆，但是现在更多的还是使用双绞线。这种电缆包括两对铜线，每一对都两两相绞。而且每一对双绞线都有金属屏蔽层和绝缘皮层。光纤主要应用于长距离或高传送率的场合中。对于不同类型的电缆，都有不同种类的插头与之对应。比如RJ45插头适用于双绞线：通常，双绞线连接发送设备（TD）和接收设备（RD），两端接口相同。这些电缆连接网络参与者，比如PC或以太网CP插卡等装置。两个网络参与者本该用电缆直接连接，比如PC直接连接至以太网CP卡上，但有时由于种种原因，无法直接连接，而需要跨线。请看下图：中继器/集线器中继器用于连接各网络段，从而延展了网络范围，扩大网络拓扑结构。集线器的功能与中继器相近，但是它带有更多的接口，因此也成为多路中继器。中继器或集线器将网络段扩大，使数据传送到更多的设备中。因此，中继器可以连接不同类型的电缆（比如同轴电缆和双绞线）。集线器通常也用于连接不同的网络参与者。交换机/网桥：与中继器相比，网桥不仅能使数据传送到更多的设备中，而且当冲突发生时，网桥可以将网络分隔成两个相互独立的冲突区域。交换机的功能与网桥相似，但是它可以将网络分隔成更多的区域。因此，交换机的每个接口都可以分隔出两个冲突区域。网桥和交换机可以连接在不同传输速率的以太网网络间，比如一端是10Mbps，另一端是10Mbps。路由器/网关：路由器是另一种具有扩展功能的元件。路由器不仅能识别出各种以太网数据包，还能读出它们的具体内容，包括数据包的地址信息，经过路由器的分析，按照地址信息将该数据包传送至相应的接收设备中。通常路由器连接于不同的独立的网络间。下图是一个Ethernet-ISDNRouter的连接示例。路由器连接在Internet和LAN之间。快速以太网以太网与快速以太网的比较快速以太网与以太网非常相似，快速以太网标准基于经典以太网标准（10BaseT）而建立，但传输速率由10Mbps提高到100Mbps。快速以太网的优点在于：现存的以太网技术可以被进一步的应用。对于初次使用快速以太网的用户来说，不需要花费时间去学习新的知识。新的快速以太网技术可以直接使用且很快的掌握。以太网与快速以太网的共同特点：数据格式：最短长度：64字节最大长度：1518字节地址区长度：48字节访问协议：CSMA/CD传输介质：除同轴电缆外其他相同通过中继器可以扩展网络。不同点：两种网络的差别在于快速以太网具有更高的传输速率。快速以太网的扩展能力明显小于10Mbps的经典以太网网络。为了保证CSMS/CD的有效性，从一个节点到另一节点的数据包传输时间被严格限制。传输时间取决于传输速率，以及被扩展的网络段。10Mbps以太网的最大长度为4520m，快速以太网为412m。当使用双绞线作为传输介质时，快速以太网的最大扩展距离为205m。如果使用光纤的话，可以达到320m，不过这也取决于采用什么样的拓扑方式。而10BaseT经典以太网的拓展扩展距离可以达到500m。快速以太网不支持同轴电缆。快速以太网支持以下传输介质：·100BaseT4支持第3，4，5类4对双绞线·100BaseTX2支持第5类2对双绞线·100BaseFX支持62.5/125µm两芯光纤而经典以太网可以使用双绞线，光纤以及同轴电缆。快速以太网的网络设计不同于经典以太网：在经典以太网中，或多或少要用到中继器，在两个节点点不超过4个中继器。快速以太网网络中最多只能使用2个中继器。而中继器包括两种类型。第一类中继器：这类中继器支持100BaseFX，100BaseT4和100BaseTX（支持光线和不同类型的双绞线）。在一个网络中（一个冲突区域）只能有一个第一类的中继器。第二类中继器：这类中继器只支持100BaseTX和100BaseFX（支持光纤和第5类双绞线）。在一个网络中（一个冲突区域）可以使用两个第二类中继器。两个中继器之间的连接线路可以达到5m。信号传输标准：尽管经典以太网也支持第3，4，5类双绞线传输信号，但是快速以太网的100BaseT4和100BaseTX所采用的信号传输标准不相同，也不同于10BaseT。也就是说10BaseT与100BaseT4和100BaseTX相互不兼容。如果选用双绞线通讯，要保证终端设备接口相同。若选用光纤，经典以太网和快速以太网的信号传输标准也是不同的。快速以太网具有自动检测功能可以与经典以太网设备进行通讯。SIMAITICNET具有下列特性：·100BaseTX