探索工业以太网的结构及专业术语：深度解读can总线三大要素

在工业自动化领域，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，其交换机在其中扮演了重要角色。今天，我们将一起探讨工业以太网的结构以及相关的专业术语。

拓扑结构

工业以太网中，拓扑是指网络中电缆布置方式。众所周知，EIA-485或CAN采用总线型拓扑。但在工业以太网中，由于广泛使用集线器或交换机，拓扑结构通常为星型或分散星型。

接线

工业以太网使用多种类型的电缆，如屏蔽双绞线(STP)、非屏蔽双绞线(UTP)、多模光纤等。10Mbps速率对双绞线没有过高要求，而100Mbps速率下，推荐使用五类或超五类双绞线。在光纤链接时需要一对连接器，一般采用的多模光纤波长为62.5/125μm或50/125μm。而单模光纤则内芯细小，只有10μm左右。通常情况下，10Mbps可以使用多模光纤，而100Mbps下，可以选择单模、多模光纤都适用。

接头和连接

双绞线接头中的RJ-45较为常见，它们共两对引脚，其中一对用于发送数据，一对用于接收数据。在媒介相关接口(MDI)定义中，这四个信号分别标识为RD+、RD-、TD+和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，如中继器或者交换机）组成。集线器端口标记为MDI-X端口表明DTE和DCE可以通过直通电缆相连。如果是两个DTE或者两个DCE相连，可以采用直接利用集線器提供的上连端口（不需要进行电缆交叉），或者通过带有转发功能的集線器来实现连接。此外，对于SC接头，它专门用于100Mbps；而对于ST接头，则主要用于10Mbps与100Mbps兼容性测试；对于单模传输来说，更经常会看到SC接头。

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标准兼容，但设计和包装考虑到了同时满足行业应用需求，同时也考虑到市场可用的商用芯片组件。这意味着设计者希望能够利用现有的市场供应，以确保成本效益，同时还能应对特殊环境条件，比如耐高温、高湿、震动，以及易于安装到控制柜内部，并且支持低压交流或者直流供电。此外，还需考虑到EMC性能，因为不同环境下的抗干扰能力可能会有显著差异。

速度与距离

讨论共享型以太网络时不能忽略碰撞域(CollisionDomain)概念。

集線器與交換機

中繼式集線器是一種構造工業網絡基礎設施之基本設備，是一個具有數個連結點的地方級別節點，有四個八個十幾個以上輸出埠，並且具備將訊號從一個區段傳遞至另一個區段之間進行轉發功能。

7 半雙工與全雙工運作模式

半雙工表示同一條媒體上的發送與接受操作是在異步進行的情況下進行，而全雙工則表示有單獨的一條通路來實現這兩種操作，全雙工鏈路對於快速乙 太網(如100 Mbps)擴展至關重要，因為它允許了更高效率地資料傳輸，但同時也帶來了一些挑戰，即如何確保所有設備都能正確無誤地處理這樣高速資料流動。而全雙工鏈路限制於只能夠連結最多兩台設備，這包括了網卡端口，也包括了交換機端口。

8 安全性考量

在設計工業應用時必須考慮安全因素，因為比起一般商業環境，用戶對安全性的期待更加嚴格，因此選擇適合應用的硬件組件並配套軟件組件非常重要，這些硬件組件必須滿足特定的標準規範例如IEC 62443系列標準等，以確保系統安全性并防止未預期事件發生。

9 系統管理

系統管理是一項關鍵任務，在工業環境中尤其如此，因為監控系統性能並維持其正常運行至關重要。不僅要監控硬件元件是否正常工作還要監控軟件執行情況，如果發現任何異常，都需要立即採取措施修復問題，這樣才能保障整體系統穩定運行。

總結來說，Industrial Ethernet 是一种强大的技术解决方案，它结合了灵活性、可扩展性以及高度可靠性，使得它成为各种复杂系统中的关键组成部分，无论是在传统制造环境还是现代智能制造场景中，都越来越受到重视。此外，与其他基于TCP/IP协议栈的网络服务不同的是，该技术提供了一种额外层次保证，使得整个系统更加稳定，从而减少生产事故发生可能性，并提高生产效率。此外，由于Industrial Ethernet 的普遍应用范围，从简单的人员监控到复杂的大规模物联网部署，每一个环节都必须严格遵守一定规程，这样的做法进一步增强了整个系统所承载任务质量，为企业创造价值，为社会带来了进步。