探索工业以太网的结构及专业术语，共筑智能制造之路

在工业通信领域，工业以太网作为电力通信和电网信息化不可或缺的网络平台，其交换机则扮演了关键角色。为了深入理解这一技术，我们将逐一解析工业以太网的结构与专业术语。

首先，是拓扑结构。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，拓扑结构通常为星型或分散星型。

其次，是接线。在工业以太网中，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速率对双绞线没有过高要求，而在100Mbps速率下，推荐使用五类或超五类线。而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。与多模光纤内芯相比，单模光纤内芯很细，只有10μm左右。通常情况下，对于10Mbps来说，可以使用多模光纤，而对于100Mbps来说，无论是单模还是多模都适用。

接着，是接头和连接。在双绞线接头中,RJ-45较为常见，它包含两对信号，一对用于发送，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-。

再者，在通信链路上，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。一条链路可以通过直通电缆直接连接两个DTE或者两个DCE，也可以通过集線器提供的上连端口（电缆不要交叉）。此外，在光纤连接时，有ST接头用于10Mbps或者100Mbps；SC接头专用于100Mbps；而单模纤通常使用SC接头。此外，在DTE与DCE之间的连接只需依照端口的TX、RX标识即可。

进一步地，我们来讨论一下什么是工業以太網？它與IEEE802.3兼容，但设计和包装兼顾工業和商業應用的要求。工業場地設計者希望採用市場上可以找到的乙太網晶片和媒介，並考慮到工業場地特殊環境中的需求，比如高溫、高湿、振動等。此外，还要考虑是否能方便安装在控制柜内，以及電源需求。大部分控制柜內提供的是低壓交流或者直流電源，而且還有一些額外標準需要遵守，比如EMC標準，這樣才能確保產品能夠適應各種不同的環境條件。

進一步討論速度與距離問題時，要注意碰撞域(CollisionDomain)概念。在半雙工狀態下，每個站點只能進行傳送或者接受不能同時進行，如果發生碰撞則會導致資料損壞，因此必須有一定的時間延遲後重試這樣做，以避免頻繁的地連續發生碰撞問題。但是在全雙工狀態下，因為每個方向都有獨立的情況，所以不會出現這種問題，因此全雙工情況下的高速乙太網對於距離限制不是那麼嚴格，不像半雙工情況下的限制大約為2公里左右，這裡面也包括了4*500米 = 2000米，但是實際運行過程中可能還是受到許多其他因素影響，比如信號衰減等因素來說明。如果我們想要更長距離傳輸，那麼就必須通過一些特殊技術來增加訊號強度比如増益器等設備來支持更遠距离传输的情况。

最後，我們要討論一下集線器與交換機這兩種設備間的一些差異性以及如何選擇合適自己的專案需求。我們知道集線器是一個物理層設備，它主要負責將數據從一個地方傳輸到另一個地方，並且它們並不具有智能功能。而交換機則是一個較高級別的一種設備，它不僅能夠處理物理層上的數據轉發，更重要的是它具備了逻辑层功能，可以根據MAC地址进行帧转发，从而减少网络拥堵，并提高效率。当我们选择一个设备的时候，我们应该根据我们的具体应用场景来决定是否需要这些额外功能。如果我们的应用场景非常简单，那么一个基础级别的集線器可能就足够了。但如果我们需要处理大量数据并且追求更高效率，那么一个拥有更多功能的一个交換機就是最好的选择。这两种设备都有它们独特的地方，当你计划构建你的网络时，你应该仔细考虑你的具体需求，并根据这些需求来做出决策。你还应该记住，即使你已经确定了哪种类型的人们也会经常发现自己必须调整他们正在构建的人们，以适应新的业务需求。这就是为什么灵活性也是非常重要的一个方面，因为这意味着你的系统能够轻松扩展并适应变化不断增长的事实界面。