工业以太网与Modbus TCP/IP
一　以太网的标准
  以太网是一种局域网。早期标准为IEEE 802.3，数据链路层使用CSMA/CD，10Mb/s速度物理层有：
(1)10 Base 5粗同轴电缆，RG-8，一段最长为500m；
(2)10 Base 2细同轴电缆，RG-58，一段最长为185m；
(3)10 Base T双绞线，UTP或STP，一段最长为100m。
　　快速以太网为100Mb/s，标准为802.3a，介质为100 Base Tx双绞线、100 Base Fx光纤。
  目前10/100M以太网使用最为普遍，很多企事业用户已实现100M到以太网桌面，确实体验到高速“冲浪”的快感，另外从距离而言，非屏蔽双绞线(UTP)为100m，多模光纤可达2～3km，单模光纤可大于100km。千兆以太网1000Mb/s为802.3z/802.3ab，万兆以太网10Gb/s为802.3
ae，将为新一轮以太网的发展带来新的机遇与冲击。
二　工业以太网与商用以太网的区别
  什么是工业以太网？技术上，它与IEEE802.3兼容，故从逻辑上可把商用网和工业网看成是一个以太网，而用户可根据现场情况，灵活装配自己的网络部件，但从工业环境的恶劣和抗干扰的要求，设计者希望采用市场上可到的以太网芯片和媒介，兼顾考虑下述工业现场的特殊要求：首先要考虑高温、潮湿、振动；二是对工业抗电磁干扰和抗辐射有一定要求，如满足EN50081-2、EN50082-2标准，而办公室级别的产品未经这些工业标准测试，表1列出了一些常用工业标准。为改善抗干扰性和降低辐射，工业以太网产品多使用多层线路板或双面电路板，且外壳采用金属如铸铝屏蔽干扰；三是电源要求，因集线器、交换机、收发器多为有源部件，而现场电源的品质又较差，故常采用双路直流电或交流电为其供电，另外考虑方便安装，工业以太网产品多数使用DIN导轨或面板安装；四是通信介质选择，在办公室环境下多数配线使用UTP，而在工业环境下推荐用户使用STP(带屏蔽双绞线)和光纤。
三　TCP/IP
1. 为什么使用TCP/IP？
  最主要的一个原因在于它能使用在多种物理网络技术上，包括局域网和广域网技术。TCP/IP协议的成功很大程度上取决于它能适应几乎所有底层通信技术。
    20世纪80年代初，先在X.25上运行TCP/IP协议；而后又在一个拨号语音网络(如电话系统)
上使用TCP/IP协议，又有TCP/IP在令牌环网上运行成功；最后又实现了TCP/IP远程分组无线网点与其他Internet网点间TCP/IP通信。所以TCP/IP协议极其灵活，具备连接不同网络的能力。
  另外，使用TCP/IP也简化了OSI模型，因为它省略了表示层和会话层。如果现在把以太网的物理层和数据链路层加到OSI模型就构成了基于以太网的TCP/IP网，如图1所示。用以太网实现TCP/IP也是经济的一种方式。
2. Internet Protocol(IP)
  IP是Internet最基本的协议，用户可从下载RFC79来得到其文件，(要求评论RFC: Request For Comments：一系列备忘录的名称，包括概述、评价、意见、技术和研究，以及所提出的和被接受的互联网标准)。
  IP层主要目的是到IP报文的“下一个连接点”，它可以是路由器、计算机、控制器甚至I/O，关键该设备须有自己的IP地址。凡在网络层使用IP协议的网络，都通过IP地址寻址，所以使用时首先要进行复杂的设置，每个节点至少需一个“IP地址”、一个“子网掩码”、一个“默认网点”和一个“主机名”，如此复杂的设置，对于一些初识网络的用户来说的确带来不便，不过随着对网络熟悉，有许多IP地址配置工具，可方便进行IP设置，甚至是自动设置。
  IP是面向报文的协议，它独立处理每个报文包，每个报文包必须含有完整的寻址信息。IP报文包的格式如图2所示。
  IP地址的类型共有4种(如图3所示)：A类用于处理超大型网络，最多16387064个主机(1～126)；B类网络最多可有64516个主机(网络地址的第一段为128～191)；C类用于小型网络，最多可有254个主机(网络地址的第一段为192～223)；D类用于多点播送，用于多目的信息的传输。全零(“0.0.0.0”)地址对应于当前主机，全1地址(“255.255.255.255”)是当前子网的广播地址。
3. Transmission Control Protocol (TCP)
  TCP是基于传输层的协议(如图4所示)，协议文件可从RFC793得到，使用广泛，面向连接的可靠协议。它能把报文分解为数段，在目的站再重新装配这些段，支持重新发送未被收到的段，提供两台设备间的全双工连接，允许它们高效地交换大量数据。TCP使用滑动窗口协议来高效使用网络。由于TCP很少干预底层投递系统的工作，它适应各种投递系统；且提供流量控制，能使各种不同速率的系统进行通信。报文段是TCP所使用的基本传输单元，用于传输数据或控制信息。
开放的MODBUS TCP（一）
1  以太网的由来
  最早的以太网应该追溯到施乐公司（Xerox）的PARC（Palo Alto Research Center）研究项目，当时为20世纪70年代初，速度2.94Mbps。到了1980年，由数字设备公司（DEC）、英特尔公司（Intel ）和施乐公司颁布了DIX V1.0标准，把以太网的速度提升到10Mbps，但仍采用同轴“粗缆”作为传输介质。在1982年，DIX V2.0标准发布，这就是人们目前最常用，也最熟悉的Ethernet II。
tcp ip协议下载
  在DIX标准发布的同时，电气与电子工程协会（IEEE）也计划由802委员会制定开放网络标准。1985年，由IEEE颁布了“IEEE802.3载波监听多路访问及冲突检测（CSMS/CD）的访问方法和物理层 规范”，由于DIX 2.0和802.3的帧格式略有差别，故在泛谈以太网时，要注意二者之间的细微差别，因为有用户因选错帧格式而造成网络连接不上的情况。
  2  以太网的连接

  图1  最早版本的太网连接图
  最著名的以太网连接图，莫过于Bob Metcalfe 绘制的最早版本的图了（如图1所示）。由图1中看出，以太网的结构十分简单，干缆被称之为“以太”（Ether），两端有终端头（Terminator） 结尾，每个节点由分支器（Tap）引出，然后是收发器（Transceiver）接分
支电缆（Interface cable）到计算机或控制器的接口卡（Interface）。重画后的图如图2所示。

版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。