[原创]工业以太网在工业控制领域中的应用

工业以太网核心模块能够在快速，协作的个性化EDA设计中方便用户的二次开发，将多个站点的以太网信号复合到环形光纤链路中传输。支持对光纤环路的自动检测和倒换，倒换时间不大于100ms。模块的MAC口速率100Mbit/s符合IEEE802.3标准，支持VLAN帧传输，可连接交换芯片。具有10M/100M自适应以太网环网结构，支持全局网管。整个模块电路由大规模FPGA和工业级芯片组成，FPGA程序自主开发并拥有技术产权。模块尺寸小巧，接口功能强大，使用工业级元件生产。模块支持电源冗余，符合工业级设计要求。

[关键词] 工业以太网 工业控制 冗余环网 电源冗余 全局网管

[行业背景阐述] 在当今工业控制系统中，工业现场控制朝着更专业方向发展，而电子产品开发周期要求更短，能更快的应对市场需求的进步，各种设备均已普遍朝着智能化方向发展。最常用的PLC、RTU、FTU、TTU、数据采集模块等先进的工业设备都已经基本实现了智能化和网络化，将以太网技术应用于工业控制领域已成为势不可挡的发展潮流，工业以太网技术发展迅速，工业以太网产业发展的速度令人震惊，其应用已经渗透进工业控制的各个领域，国外高端的工业以太网产品已经占据垄断地位，但因其高额的价格让国内现场集成商望而却步，而在中底端市场，国内的工业以太网控制造商发展势头正如火如荼，其产品性能越来越稳定，性价比更是国外厂商无法放下身价的。MIEN5000M是武汉迈威光点技术公司专为工业应用而开发的高性能、低成本嵌入式工业以太网交换机模块。能方便集成商或用户的二次开发，缩短产品设计周期，满足用户的个性化需求。

一、 模块功能简介MIEN5000M是武汉迈威光点技术公司专为工业应用而开发的高性能、低成本嵌入式网管型工业以太网交换机核心技术模块。MIEN5000M模块通过扩展接口，扩展成工业以太网交换机产品。扩展的交换机可以有有2个上联环网冗余的100Base-FX单模或多模光纤接口，也可以使用100Base-TX的电口。利用上联冗余光纤接口可以组成光纤冗余环网，系统在出现故障时环网冗余倒换时间小于100ms。MIEN5000提供网络变压器输出的6个以太网电口，用户可连接6个10Base-T/100Base-TX以太网RJ45端口。每个电口都具有自适应功能，能自动的配置到10Base-T或100Base-TX状态以及全双工或半双工的运行模式，并能自动进行MDI/MDI-X连接。
支持全局网管和基于端口的VLAN划分。它能够将多个站点的以太网信号复合到环形光纤链路中传输。模块的MAC口速率100Mbit/s符合IEEE802.3标准，支持VLAN帧传输，可连接交换芯片。模块有强大的网管功能，基于RS232协议的全网统一网管平台，网管通道独立于业务通道之外，使网管系统可以免遭网络病毒及黑客程序的攻击，提高系统运行的安全性。专门开发的上位机网管软件，可以对网络内的设备进行地址自动生成，以及对网络拓扑的自动扫描与自动生成。整个模块电路由大规模FPGA和工业级芯片组成，FPGA程序自主开发并拥有技术产权。MIEN5000M嵌入式模板，体积轻巧，功能高度集中，使用工业级元件生产，两排40芯插座提供的标准信号接口，方便用户的二次开发。模块支持电源冗余，符合工业级设计要求。光纤网络的冗余功能，独立的全网网管通道，冗余的电源输入功能，功能强大的全网实时网管系统。为系统的可靠运行提供了多重保障。用户通过简单配置即可实现形式多样的工业以太网交换机，或者通过在工业设备中嵌入该模块，就能轻易为用户设备带来具有工业性能的冗余环网功能。MIEN5000M模块可广泛应用在以太网光端机、工业级环网冗余交换机等产品中。

图1 工业以太网交换机嵌入式核心模块MIEN5000M

二、 模块特点概述 ； 即插即用快速以太网冗余环状拓扑结构。； 支持50台设备组环。； 全负载情况下线路故障恢复时间小于100ms，增强了系统通信的可靠性。； 支持6个10Base-T/100Base-TX自适应的以太网接口，和2个100Base-FX冗余光纤接口。； 电口支持MDI/MDI-X自动连接。； 支持基于端口的VLAN标准以便利于网络规划，控制广播域和网段流量，提高网络安全性和可管理性。； 支持广播风暴抑制功能。； 支持优先级及接口速率的设置与查询，提高数据传送的确定性。； 支持电源、端口链路及环网状态的本地告警和远端告警。； 支持告警信息继电器输出。； 网管通道独立于业务通道之外，不影响业务通道带宽，在确保系统100M线速基础上，提供基于串口的全局网管平台。