以太網(wǎng)用于運(yùn)動(dòng)控制的三個(gè)原因

以太網(wǎng)正成為工業(yè)應(yīng)用中日益重要的網(wǎng)絡(luò)。就運(yùn)動(dòng)控制而言，以太網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)總線以及其他技術(shù)（如組件互連）歷來都是相互競(jìng)爭(zhēng)的，用以在工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)中獲得對(duì)一些苛刻要求的工作負(fù)載的處理權(quán)限。運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用要求確定性（保證網(wǎng)絡(luò)能夠及時(shí)將工作負(fù)載傳送至預(yù)定的節(jié)點(diǎn)），這是確保位置保持所必需的，這進(jìn)而又將確保驅(qū)動(dòng)器的精確停止、適當(dāng)?shù)募铀?減速以及其他任務(wù)。

標(biāo)準(zhǔn)的IEEE 802.3以太網(wǎng)從未達(dá)到這方面的要求。即使全雙工交換和隔離域淘汰了過時(shí)的CSMA/CD數(shù)據(jù)鏈路層，但它還是缺乏可預(yù)測(cè)性。此外，典型堆棧中的TCP/IP的高度復(fù)雜性并未針對(duì)實(shí)時(shí)流量的可靠傳送進(jìn)行優(yōu)化。因此，現(xiàn)場(chǎng)總線以及帶有基于ASIC的PCI卡的PC控制架構(gòu)一直是常見的運(yùn)動(dòng)控制解決方案。
什么是工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)？河北以太網(wǎng)測(cè)試價(jià)格優(yōu)惠

以太網(wǎng)幀的概述：

以太網(wǎng)的幀是數(shù)據(jù)鏈路層的封裝，網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)包被加上幀頭和幀尾成為可以被數(shù)據(jù)鏈路層識(shí)別的數(shù)據(jù)幀（成幀）。雖然幀頭和幀尾所用的字節(jié)數(shù)是固定不變的，但依被封裝的數(shù)據(jù)包大小的不同，以太網(wǎng)的長(zhǎng)度也在變化，其范圍是64～1518字節(jié)（不算8字節(jié)的前導(dǎo)字）。

/域

（Collision）：在以太網(wǎng)中，當(dāng)兩個(gè)數(shù)據(jù)幀同時(shí)被發(fā)到物理傳輸介質(zhì)上，并完全或部分重疊時(shí)，就發(fā)生了數(shù)據(jù)。當(dāng)發(fā)生時(shí)，物理網(wǎng)段上的數(shù)據(jù)都不再有效。

域：在同一個(gè)域中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都能收到所有被發(fā)送的幀。

影響產(chǎn)生的因素：是影響以太網(wǎng)性能的重要因素，由于的存在使得傳統(tǒng)的以太網(wǎng)在負(fù)載超過40%時(shí)，效率將明顯下降。產(chǎn)生的原因有很多，如同一域中節(jié)點(diǎn)的數(shù)量越多，產(chǎn)生的可能性就越大。此外，諸如數(shù)據(jù)分組的長(zhǎng)度（以太網(wǎng)的比較大幀長(zhǎng)度為1518字節(jié)）、網(wǎng)絡(luò)的直徑等因素也會(huì)影響的產(chǎn)生。因此，當(dāng)以太網(wǎng)的規(guī)模增大時(shí)，就必須采取措施來控制的擴(kuò)散。通常的辦法是使用網(wǎng)橋和交換機(jī)將網(wǎng)絡(luò)分段，將一個(gè)大的域劃分為若干小域。

河北以太網(wǎng)測(cè)試檢修100G以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)及測(cè)試方法；

由于在這些接口上，數(shù)據(jù)的速率真正達(dá)到了10Gbps左右，因此對(duì)于測(cè)試的帶寬要求更高。雖然SFP+的規(guī)范中對(duì)于測(cè)試設(shè)備的帶寬要求在12GHz以上，但是考慮到示波器的頻響方式不同，以及現(xiàn)代的芯片比標(biāo)準(zhǔn)制定時(shí)都有更陡的邊沿，使用實(shí)時(shí)示波器進(jìn)行測(cè)量時(shí)建議使用20GHz以上的帶寬。圖7.30是用實(shí)時(shí)示波器進(jìn)行SFP+接口測(cè)試的例子。

為了提高數(shù)據(jù)速率，IEEE還在10G以太網(wǎng)的接口標(biāo)準(zhǔn)上提出了用4路10G信號(hào)傳輸40G以太網(wǎng)信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)，比如40GBase-KR4、40GBase-SR4、40GBase-LR4、40GBase-ER4、40GBase-CR4,如果采用光纖進(jìn)行傳輸時(shí)可能采用的是QSFP+(QuadSmallForm-factorPluggable)的光模塊接口。QSFP+的光模塊電接口一側(cè)采用的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)與相應(yīng)的10G以太網(wǎng)接口類似，而40GBase-KR4也是用4對(duì)10Gbps的差分線同時(shí)傳輸實(shí)現(xiàn)40Gbps的傳輸速率。因此這些40G以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于測(cè)試儀表的帶寬要求也與對(duì)應(yīng)的10G接口要求類似，只不過要測(cè)試的端口數(shù)更多。對(duì)于采用了光口作為以太網(wǎng)信號(hào)傳輸?shù)慕涌冢绻€想進(jìn)行光口的眼圖、抖動(dòng)、消光比、光功率、波長(zhǎng)等的測(cè)試，需要借助相應(yīng)的光采樣示波器、光功率計(jì)等完成，可以參考后面關(guān)于光信號(hào)測(cè)試的章節(jié)

高速以太網(wǎng)

快速以太網(wǎng)：快速以太網(wǎng)（FastEthernet）也就是我們常說的百兆以太網(wǎng)，它在保持幀格式、MAC（介質(zhì)存取控制）機(jī)制和MTU（比較大傳送單元）質(zhì)量的前提下，其速率比10Base－T的以太網(wǎng)增加了10倍。二者之間的相似性使得10Base－T以太網(wǎng)現(xiàn)有的應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)管理工具能夠在快速以太網(wǎng)上使用?？焖僖蕴W(wǎng)是基于擴(kuò)充的IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)。

千兆以太網(wǎng)：

千兆位以太網(wǎng)是一種新型高速局域網(wǎng)，它可以提供1Gbps的通信帶寬，采用和傳統(tǒng)10M、100M以太網(wǎng)同樣的CSMA/CD協(xié)議、幀格式和幀長(zhǎng)，因此可以實(shí)現(xiàn)在原有低速以太網(wǎng)基礎(chǔ)上平滑、連續(xù)性的網(wǎng)絡(luò)升級(jí)。只用于PointtoPoint，連接介質(zhì)以光纖為主，比較大傳輸距離已達(dá)到70km，可用于MAN的建設(shè)。

由于千兆以太網(wǎng)采用了與傳統(tǒng)以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)完全兼容的技術(shù)規(guī)范，因此千兆以太網(wǎng)除了繼承傳統(tǒng)以太局域網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)外，還具有升級(jí)平滑、實(shí)施容易、性價(jià)比高和易管理等優(yōu)點(diǎn)。

千兆以太網(wǎng)技術(shù)適用于大中規(guī)模（幾百至上千臺(tái)電腦的網(wǎng)絡(luò)）的園區(qū)網(wǎng)主干，從而實(shí)現(xiàn)千兆主干、百兆交換（或共享）到桌面的主流網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式。

小知識(shí)：千兆以太網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)是同舊系統(tǒng)的兼容性好，價(jià)格相對(duì)便宜。在這也是千兆以太網(wǎng)在同ATM的競(jìng)爭(zhēng)中獲勝的主要原因。
以太網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)有什么區(qū)別?

10M 以太網(wǎng)

10Mbps以太網(wǎng)即標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)，由IEEE802.3定義，同一公共通信信道上的所有用戶共享這個(gè)帶寬，這個(gè)公共信道稱為總線。在交換式LAN中，每個(gè)交換式端口都是一個(gè)以太網(wǎng)總線，采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這種連接方式下將有可能提供全雙工的連接，此時(shí)，將提供20Mbps的總帶寬。根據(jù)IEEE802.3的規(guī)定，10M以太網(wǎng)目前使用的線纜有：10Base-T雙絞線、10Base5粗同軸電纜以及10Base2細(xì)同軸電纜。10Base-T是目前使用為的一種以太網(wǎng)電纜標(biāo)準(zhǔn)。它具有一個(gè)優(yōu)勢(shì)就是易于擴(kuò)展，維護(hù)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，一個(gè)集線器加上幾根10Base-T電纜，就能構(gòu)成一個(gè)實(shí)用的小型局域網(wǎng)（當(dāng)然還得有計(jì)算機(jī)），10Base-T的缺點(diǎn)是：電纜的比較大有效傳輸距離是距集線器100m，即使是高質(zhì)量的5類雙絞線也只能達(dá)到150m。3類到6類雙絞線在塑料外殼內(nèi)均有這樣的四對(duì)線纜，區(qū)別主要在于類數(shù)越高的雙絞線，單位長(zhǎng)度內(nèi)的絞環(huán)數(shù)越多，擰得越緊，這使得5類或者6類雙絞線的交感更少并且在更長(zhǎng)的距離上信號(hào)質(zhì)量更好，更適用于高速計(jì)算機(jī)通信。各種設(shè)備需要使用具體的線纜連接起來。目前應(yīng)用于各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的接口可能使用雙絞線接口或光纖接口。雙絞線和光纖接口之間不能直接相連，必須使用光電轉(zhuǎn)換設(shè)備。
為什么有些以太網(wǎng)設(shè)備測(cè)試時(shí)需要連接另一個(gè)以太網(wǎng)設(shè)備才能進(jìn)入測(cè)試模式？中國(guó)澳門以太網(wǎng)測(cè)試商家

10M以太網(wǎng)互操作和一致性測(cè)試；河北以太網(wǎng)測(cè)試價(jià)格優(yōu)惠

確定性適用于運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用

運(yùn)動(dòng)控制依賴于精確通信。這種精確性通過使用基于時(shí)隙的調(diào)度來支持，每個(gè)設(shè)備在調(diào)度策略中都有一個(gè)與其它設(shè)備進(jìn)行通信的調(diào)度表。這些伺服驅(qū)動(dòng)器和控制器計(jì)算出它們各自的時(shí)序，由此可計(jì)算出控制函數(shù)的ΔT值。但是，如果數(shù)據(jù)傳輸變得無法預(yù)測(cè)，則可能會(huì)丟失結(jié)果，因此需要確定性來確保環(huán)路的穩(wěn)定性。

以太網(wǎng)能夠支持工廠中苛刻的運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用

在某些情況下，通過直接集成于英特爾®芯片內(nèi)的加速器電路在EtherNet/IP中實(shí)施IEEE1588，只是以太網(wǎng)解決方案用于強(qiáng)制確定性的一種常見機(jī)制。EtherCAT的高速實(shí)時(shí)處理是運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用中如何實(shí)現(xiàn)始終如一的預(yù)測(cè)性能的另一個(gè)示例。EtherCAT突破了基于PCI的集中式通信的嚴(yán)格物理限制，即要求機(jī)器處理單元和伺服處理器之間可快速通信但需要保持短距離。 河北以太網(wǎng)測(cè)試價(jià)格優(yōu)惠

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