随着工业自动化的发展越来越多地以太网接口的设备被应用到控制现场。传统485网络的电磁干扰一直困扰着工业用户（针对次我们做过大量的专题讨论），那么以太网是否解决了电磁干扰的问题及以太网在使用的过程中会出现哪些新问题？欢迎大家拿出您在现场中遇到的以太网的问题进行探讨（若能给出解决方案最好，若没有我们可以一起尝试着帮您分析解决）。

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以太网抗干扰能力强是毋庸置疑的。曾经参加过西门子官方的一次会议，播放了一段视频，比较profbus dp和profinet的抗干扰能力，结果是很明显的——以太网的抗干扰能力很强，哪怕是采用了普通的双绞线而不是西门子的工业级双绞线，profinet都比dp要稳定的多。-从原理上解释，最关键的一点是以太网通机制本身比基于485的dp要完善的多！

工业以太网诊断的核心，其实我觉得是工业交换机。如果是带网管功能的工业以太网交换机，那么诊断的手段还是比较多样的：最普通的是snmp，比较高级的、需要花钱的就是专业的网管软件，比如赫斯曼的hivision、西门子最近几年才推出的sinema等等。

对于一个普通的scada系统来说，如果能够把以太网诊断集成到画面中来就比较适合用户的日常维护需求了，这方面可以结合opc或者ie控件来做文章，但是我觉得这些方法还是不够简单明了，所以希望抛砖引玉，各位大侠尽情的发言吧。

 谈谈个人使用体会：

1、PROFINET/以太网和PROFIBUS成为现场级两大总线，其实两类有很多共同点：

  （1）可带多台从站或IO设备；

  （2）从站/IO设备数据共享，PROFIBUS是DX，PROFINET是share

  （3）可对主站/IO控制器和从站/io设备进行详细的诊断

  （4）两类总线主要是线型结构，PROFINET可以有树形和环形

2、PROFINET/以太网的优缺点

   （1）PROFINET/以太网抗干扰性要好于其他通讯方式，尤其采用光纤通讯的方式

   （2）采用光纤通讯，通讯距离和波特率均远远大于其他通讯方式

   （3）PROFINET/以太网主要靠设备名称和设备号确定设备，所以，采用带存储卡的方式，对于设备维护和更换新设备非常方便，可直接更换使用；

   （4）对于IRT同步方式，使用起来比PROFIBUS下的同步要优越，尤其是带驱动和伺服

  但是缺点也有：

   （1）对于做了网络拓补的项目，现场水晶头和PN口时间长了易发生接触不良，这时想用其他的端口就不方便，不符合拓补就报SF

   （2）通讯数据要求握手的项目，不可以使用UDP协议，感觉数据收发存在很大未知因素

 整机使用profinet网络完成了好几个项目了，总结一下：

1、优势：

    1.1 profinet网络的鲁棒性非常好：只要电缆接头做对了，就没有出过问题，系统有20+个分布式I/O站，只要电缆接头没有问题，一个小时以内，整个网络就能通。相比DP，网络调试时间减少70%以上；从抗干扰能力上看，明显比DP高出一截，尤其是有大量变频驱动的场合表现更为明显；

    1.2 施工难度降低：接头制作和连接的工作比DP更加容易；

    1.3 系统实时性比DP更好，I/O刷新周期比DP短；

    1.4 与上位机、调试电脑连接简单，不再需要PC-Adaptor或者CP5611之类的工具，一条网线就行。尤其是出差的准备工作简单，同时也降低了系统成本；

    1.5 与第三方的连接变得轻松：除了EtherCAT 以外，其它的工业以太网协议在底层都是兼容的，可以连接到一个网络上而无需网关，并且均支持开放式TCP协议，尤其是使用比较多的MODBUS-TCP，1500/1200有专用指令，不必费心去研究应用层。自己有一个项目就实现了SIEMENS S7-1500与AB L32ER之间的以太网通讯，程序比较简单，MODBUS-TCP，速度有10次/秒的读写各一次，对于控制器之间的数据交互，足够。一个网络上同时跑通了profinet,Modbu-TCP,EtherNet/IP和S7协议！

    1.6 交换机的使用，使得以太网的“竞争发送、冲突检测、载波侦听机制”所带来的不确定性得以避免，增加的是交换机的数据转发时间，但是这个时间是一个确定性的因素。若系统确实对实时性要求非常高，可以使用支持等时实时模式的部件。

2、使用的心得：

    2.1 网线和接头一定不能省钱：千万不能丢给商务部门就不管，直接指定SIEMENS(或其它可信的厂家)原装货，否则商务买回来的便宜货会玩死你；

    2.2 尽量使用PLC->交换机，然后由交换机到各I/O子站的模式，若有很多子站距离远，可以在远端加交换机，总之尽量减少交互机串联次数，以提升系统实时性。不要使用I/O子站集成的交换机做大量的串接，这样做降低系统的实时性和鲁棒性；

    2.3 网络规划时要注意中间交换设备在急停/停电/故障时对系统的影响，同时注意电源回路的问题。网络尽量规划成星型（就像接地系统的设计规划）。

    2.4 由DP转profinet的同时，加强对电工的培训，自己在第一次实施时，认为网线接头的制作非常简单，结果乱七八糟，吃了亏。

    2.5 网线的标识一定要清晰（从哪来，到哪去），并且标识不要与接头靠得太近，至少100mm（交换机很紧凑，工业级的网线也比较硬，太近了就看不到了，要拔下来才可以）。

    2.6 若CPU有两个以上独立的以太网接口，最好对网络进行分层：一个网络用于I/O，另外一个用于HMI/PC/PG设备。若有3个，则可以细分到：I/O，HMI与控制器，管理。

3、未解决的问题，请各位出点主意：

    3.1 网线制作有问题时，尤其是将信号线短路时，系统的表现是整个网络通讯质量非常差：有的站点找不到，或者通讯断断续续，故障点定位困难。目前我采用的就是排除法，在第一个交换机依次拔出外接的网线，再检查通讯品质。这种办法可行，但太费事。

    3.2 中间交换机故障后对后续站点的影响，这应该是以太网通讯的难题；

    3.3 希望有通讯距离达到1000m左右的光纤接口模块，这样在规划有较远距离分布的系统时，不必在每个子站配置光纤交换机。

4、用工业以太网替代传统485网络乃大势所趋。

    个人觉得以太网是个趋势，从最早期的总线协议：所称的“七总线”——CAN（控制器局部网）        现场总线的类型——LONWORKS（局部操作网络）        现场总线的类型——PROFIBUS（过程现场总线）        现场总线的类型——FF（基金会现场总线）        现场总线的类型——HART（可寻址远程传感器数据通路）

    目前由于互联网的告诉发展，工业级从最早的总线型协议过渡到互联网型数据协议是个大的潮流。互联网协议TCP/IP协议在环形网络上最大化保证数据量的传输，把原来总线型上的数据量小的缺点完全弥补。     

从工业4.0的提出后，物联网在工业领域的应用无处不在，迅猛发展，已经在各个领域都有了突破性的进展，无论各层的工控设备和产品上都有物联网的影子，小到一个二维码，大到整个工业的大变革。

其实早在之前美国人AB公司已经率先提出“一网打天下”的战略，从AB1400系列PLC的1766即可轻松看到数据交互的便利性。

   综上，工业以太网也存在电磁干扰问题，部分工业环境恶劣，通信的安全和稳定将是我们面临的最大困难和挑战。

    1.工业以太网的特点：

    IEEE802.3(Ehernet)的开放式、多供应商、高性能的区域和单元网络。

    可以采用冗余的网络拓扑结构，可靠性高。

    通过交换技术可以提供实际上没有限制的通信性能。

    灵活性好，现有的设备可以不受相应的扩展。

    在不断发展的过程中具有良好的向下兼容性，保证了投资的安全。

    易于实现管理信息系统和工业控制网络的联网。

    2.构成：

    包括FC快速链接插座，电气链接模块，电气交换模块，光纤交换模块和光纤电气转换模块。

    通信媒体可以采用普通双绞线、工业屏蔽双绞线线和光纤。

    3.诊断问题：

    现场调试人员诊断只能通过PING通服务，监听端口，利用专用软件自动检测服务，减少误码率和冗余信息，在软件识别拥堵和断线时用于硬件的修复。

我觉得以太网电磁干扰基本上很少了，这一点比DP强很多，但故障还是有的，故障的诊断也很重要，特别大的项目。大家遇到最多的估计还是链路故障，其次是节点设备本身的故障。为了避免物理链路故障，选型时尽量采用牢固可靠的连接设备，网络规划和现场布线合理规范。比如我们1500/1200与G120/精简屏组成的PN网络（再加个走TCP的WinCC）都采用西门子的网络线和接头再配合西门子的交换机组成星型网络，至少心里觉得更靠谱些，当然价格肯定会让你心里有点堵（特别是接头）。诊断包括物理链路和应用配置诊断，后者用得多些。诊断方式一是通过网络管理软件进行管理平台诊断（大的项目可以有），二是大家可能更关心的PN诊断（典型的像PN-I/O诊断)。一般碰到问题还是老一套查查接头和网线（或直接换新的），小项目就五六个节点组成的封闭局域网，也没有运动控制等高实时性要求，所以配置好后基本没问题。

对于以太网的使用 有以下的一些经验 希望对大家有所帮助：

       1.对于干扰问题 

          首先我们用的网线要用超5类以上带屏蔽的双绞线作为通讯网线，这样的话可以大大降低现场的干扰，还有就是水晶头需要至少用金属带屏蔽头的，屏蔽层需要和金属头压接在一起，如果有条件的话最好选择西门子的工业以太网接头，有点在于屏蔽层接触面积大 金手指的宽度比普通的水晶头宽很多 大大降低了在工业应用中的故障率，因为我们曾经在现场遇到过多次因为水晶头使用时间长了接触不良导致的设备故障问题。

        2.对于网络结构的建议

         在应用中我们一般习惯于IO和人机界面的网络分为不同的网络接口连接 西门子的CPU一般都有专用PROIE接口 这个可以用来专门连接远程IO 然后通用的网口用来连接外部交换机，HMI或者上位机等。这样做的优点在于 哪怕交换机因为某些原因死机或者出现意外断电时 设备可以正常运行 不影响使用 只要你交换机正常以后 人机界面就可以正常通讯 

以上是个人使用上的一些心得 大家可以互相交流下

    关于工业以太网诊断，我曾经和一家专门做PROFIBUS和PROFINET诊断测试的德国公司交流过，这里呈上一些交流体会，希望能帮助大家找思路。如果有兴趣，可以随时和我交流，我的邮箱是chenxi_201501@163.com。

    无论是总线还是以太网的构成都包括设备和协议。协议可以理解成机器之间交谈（通信）的规则。就像两个人之间通信，不仅需要信纸、信封、邮局、运输工具，还需要通信的规则，包括需要用相同的语言、有通信人的名字、通信人的地址、邮编等。这样就可以把设备可以定义成物理层，协议定义成逻辑层。要准确地分析和诊断网络，找出网络问题的原因，可以分别从物理层和逻辑层有针对性的分析。

    按照这家做诊断做了30多年的德国公司的经验，影响通信的因素比例如下表所示：

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                        物理层     逻辑层

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PROFIBUS        90%        10%

PROFINET        10%         90%

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    通信性能的优劣简单的说可以看从三个方面去衡量：所有写的信收信人是否都收到，丢了多少信；信的内容是否正确；一个时间段内最多可以发出多少信。而PROFINET作为工业以太网则需要多一些指标去评价：在一段时间内重要的信和不太重要的信的数量比例，发送两次重要的信件所需要的时间差别有多大。于是有以下指标来评价一般性能。

    物理层：包含对所有构成网络的设备、交换机、电缆进行检测，包括长度、串扰、衰减、信噪比、传输速率、信号电平、输入输出阻抗、信号稳定度等方面，要准确地分析与诊断物理层需要购置专门的检测工具。

    逻辑层：而逻辑层有带宽、误码率、延时、抖动、丢包率、稳定性等指标用于衡量性能。