2024年3月16日发(作者：软件商店电脑版下载)

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目 录

1 现场总线控制技术与工业以太网 ........................................................................................ - 1 -

2 工业以太网实时性问题 ........................................................................................................ - 3 -

2.1 通讯确定性和实时性技术 ........................................................................................... - 3 -

3 Ethernet／IP协议简介 .......................................................................................................... - 4 -

3.1 Ethernet／IP工业以太网 .............................................................................................. - 4 -

3.1.1 Ethernet／IP协议模型及协议内容 ................................................................... - 5 -

3.1.2 EtherNet/IP 的通信机制 .................................................................................... - 7 -

3.2 ProfitNet工业以太网 ................................................................................................. - 8 -

3.2.1 基本介绍 ............................................................................................................ - 8 -

3.2.2 实时通信 ............................................................................................................ - 8 -

3.2.3 PROFINET .......................................................................................................... - 9 -

3.2.4 安全 .................................................................................................................. - 10 -

3.3 Modbus-IDA工业以太网 ........................................................................................ - 11 -

3.3.1 基本信息 .......................................................................................................... - 11 -

3.3.2 特点 .................................................................................................................. - 12 -

3.3.3 传输方式 .......................................................................................................... - 13 -

3.3.4 CRC ................................................................................................................... - 15 -

3.4 Controlnet工业以太网 ............................................................................................. - 17 -

3.4.1 原理 .................................................................................................................. - 17 -

3.4.2 ControlNet网络 ................................................................................................ - 18 -

3.4.3 控制网国际有限公司 ...................................................................................... - 18 -

3.4.4 可建造ControlNet的设备 .............................................................................. - 18 -

3.5 World FIP工业以太网 ............................................................................................. - 20 -

3.5.1 概述 .................................................................................................................. - 20 -

3.5.2 WorldFip的特点 .............................................................................................. - 20 -

3.5.3 WorldFip 协议 ................................................................................................. - 21 -

3.5.4 WorldFip总线典型器件 .................................................................................. - 22 -

3.5.5 开发工具 .......................................................................................................... - 23 -

3.5.6 目前存在的一些问题和应用前景 .................................................................. - 23 -

4 Ethernet／I P通信适配器硬件设计与实现 ....................................................................... - 25 -

4．1 硬件系统总体架构 .................................................................................................. - 25 -

4．2电源设计 ................................................................................................................... - 25 -

4．3复位电路设计 ........................................................................................................... - 26 -

4．4以太网通讯接口设计 ............................................................................................... - 26 -

4．4．1以太网电路原理 ......................................................................................... - 27 -

4．4．2以太网芯片CS8900A-IQ3功能描述 ........................................................ - 27 -

4.5串行通讯接口设计 ...................................................................................................... - 29 -

4．6 主从USB接口设计 .............................................................................................. - 29 -

4．7 外部I／0扩展接口设计 ........................................................................................ - 30 -

5 EtherNet/IP 工业以太网优缺点及发展前景 ..................................................................... - 31 -

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1 现场总线控制技术与工业以太网

20世纪90年代以后随着现场总线控制技术的逐渐成熟，智能化与功能自治

性的现场设备的广泛应用，嵌入式控制器、智能现场测控仪表和传感器等方便地

接入了现场总线。

现场总线控制系统(FCS)是顺应智能现场仪表而发展起来的。它的初衷是用

数字通讯代替4--20mA模拟传输技术，但随着现场总线技术与智能仪表管控一

体化(仪表调校、控制组态、诊断、报警、记录)的发展，在控制领域内引起了一

场前所未有的革命。

控制专家们纷纷预言：FCS将成为21世纪控制系统的主流。然而在控制界

对FCS进行概念炒作的时候，却注意到它的发展在某些方面的不协调，其主要

表现在迄今为止现场总线的通讯标准尚未统一：8种现场总线经过14年的纷争，

最后IEC的现场总线标准化组织经投票，通过以下这8种现场总线成为IEC61158

现场总线标准，即：FF H1，Control Net，ProfiBus，InterBus，P．Net，World FIP，

Swift Net，FF之高速EtherNet即HSE。这8种现场总线互不兼容，这也使得各

厂商的仪表设备难以在不同的FCS中兼容。此外，FCS的传输速率也不尽人意，

以基金会现场总线(FF)正在制定的国际标准为例，它采用了ISO的参考模型中的

3层(物理层、数据链路层和应用层)和极具特色的用户层，其低速总线H1的传

输速度为31．25kbps，高速总线H2的传输速度为1 Mbps或2．5Mbps，这在有

些场合下仍无法满足实时控制的要求。又如广泛用于汽车行业的Can总线

系统，其最高的传输速率为1 Mbps／40米；这些现场总线受通讯距离制约较大。

由于上述原因，使FCS在工业控制中的推广应用受到了一定的限制。

以太网具有传输速度高、低耗、易于安装和兼容性好等方面的优势，由于它

支持几乎所有流行的网络协议，所以在商业系统中被广泛采用。但是传统以太网

采用总线式拓朴结构和多路存取载波侦听碰撞检测(CSMA／CD)通讯方式，在实

时性要求较高的场合下，重要数据的传输过程会产生传输延滞，这被称为以太网

的“不确定性”。研究表明：商业以太网在工业应用中的传输延滞在2～30ms之间，

这是影响以太网长期无法进入过程控制领域的重要原因之一。因此对以太网的研

究具有工程实用价值，从而产生了一种新型的针对工业控制领域的以太网一工业

以太网。

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