解密工业网络以太网结构与Can通讯485通讯的双重驾驭技巧
在工业领域，智能化和自动化的需求不断增长，对通信网络的要求也随之提升。工业以太网作为电力通信和电网信息化的关键平台，其结构与专业术语是理解和应用这一技术的基础。本文旨在深入探讨工业以太网的拓扑结构、接线标准、接头连接方式以及速度与距离限制，并对集线器与交换机等设备进行详细分析。
拓扑结构：工业以太网采用星型或分散星型拓扑，这种设计能够有效地提高网络的可扩展性和灵活性，同时降低成本。相较于总线型拓扑，如EIA-485或CAN，它们更适合于支持大量终端设备并提供高带宽传输能力。
接线：为了确保数据传输质量，工业以太网使用了多种类型的电缆，如屏蔽双绞线（STP）、非屏蔽双绞线（UTP）以及多模或单模光纤。不同速率下的网络需要不同的电缆标准，其中10Mbps可以使用普通双绞线，而100Mbps则需要五类或超五类双绞线。在光纤方面，62.5/125μm或50/125μm为常用波长，而单模光纤内芯仅有10μm，适用于100Mbps高速传输。
接头与连接：RJ-45是最常见的一种双绞线接头，它包含两对导体，一对用于发送，一对用于接收。在媒介相关接口中，这四个信号分别标识为RD+、RD-、TD+、TD-。DTE设备如工作站通过MDI-X端口直接连接到DCE设备如中继器或交换机，而两个DTE或者两个DCE之间则可以使用直通电缆或者集线器上的上连端口。此外，SC接头主要用于100Mbps环境中的单模光纤连接。
Industrial Ethernet vs Commercial Ethernet Products：Industrial Ethernet是一套符合IEEE802.3标准，但同时满足工业现场特殊需求（如高温、高湿、高振动）的产品。这意味着它不仅要兼容商业市场，以减少成本，而且还要考虑到安全标准、EMC要求等特定的因素来确保其稳定性和可靠性。
Speed and Distance Limitations：共享型以太网在谈论距离时不能忽略碰撞域概念，即所有站点必须处于同一个碰撞域内。在半双工模式下，每个站点都不能同时发送和接受数据，以避免冲突。而对于全双工模式，由于每条链路都有独立的发送和接受通道，因此不受此限制。但无论如何，全双工链路长度通常被限制在两个设备之间。
Repeaters and Switches: 中继器（Repeater）是构建以太网拓扑基本组件之一，它们具有四至十二个端口，可以级联形成分散星形拓扑。它们符合IEEE802.3重发单元要求，并且能够检测出不完整数据包及冲突，并产生阻塞信号来隔离问题端口。此外，还有一些转换器能将一种媒介转换为另一种媒介，如从 双绞到光纤，从而支持跨越不同媒介类型的地方性的应用需求。而交换机则能够取代中继器，将物理层设备替换成逻辑层功能，使得网络性能得到显著提升，因为它们能够结束每个端口上的碰撞域，从而实现流量控制并优化吞吐量。
Half-Duplex and Full-Duplex: 半duplex意味着同一条媒体上发送和接受操作是异步进行；全duplex则是在同一条媒体上拥有独立的发送和接受路径。这使得全duplex成为快速以太网(100Mbps)的一个关键特征，只有当两块独立硬件存在时才可能实现全duplex。如果超过两块硬件，则至少需要一个交换机来协调这些资源。
