工业以太网的结构与专业术语：CAN通讯协议的选择

在工业控制系统中，通信网络是实现设备间数据交换和协调操作的关键。工业以太网作为电力通信和电网信息化不可或缺的网络平台，其结构复杂，涉及多种拓扑、接线标准、接头类型以及速度和距离限制等因素。为了确保数据传输的可靠性和效率，我们需要了解工业以太网的基本组成部分及其工作原理。

拓扑结构

工业以太网通常采用星型或分散星型拓扑，这与总线型拓扑（如EIA-485或CAN）不同。这种设计使得网络更容易扩展，并且可以减少物理层的问题对整个网络性能影响。在这个框架下，每个节点都通过一个集线器或交换机连接到中心位置，这样可以简化维护并提高系统整体效率。

接线

对于双绞线来说，10Mbps速率对信号质量要求相对较低，而100Mbps时则需要使用五类或超五类双绞线来保证稳定的信号传输。此外，在光纤链接中，62.5/125μm或者50/125μm为常见波长，而单模光纤具有10μm内芯宽度，与多模光纤相比，更适合高速传输需求。

接头和连接

RJ-45是最常用的双绞线接头，其中包括四条导电轴，一对用于发送，一对用于接收。在MDI定义中，这些信号分别标识为RD+、RD-、TD+、TD-。DTE(数据终端设备)与DCE(数据通讯设备)之间通过MDI-X端口进行连接，可以直接使用直通电缆而无需交叉配線。当两个DTE或者两个DCE相连时，可以采用直通电缆或者利用集线器提供的上连端口，但不应交叉配線。在光纤接头方面，有ST和SC两种类型，其中SC主要用于100Mbps速率；单模光纤通常使用SC接头。

工业以太网与普通商用以太网产品

什么是工业以太网？它其实就是兼容IEEE802.3标准，同时满足了商业应用中的特殊要求，比如高温、高湿环境下的稳定性，以及能够方便安装在控制柜内等特点。这意味着许多市面上的产品无法完全满足这些需求，因此我们需要特别关注其是否符合现场环境所需的一系列标准，如EMC抗干扰能力以及ESD抗静电能力。

速度和距离

在讨论共享型以太网（如CSMA/CD）的距离时，我们不能忽略碰撞域(CollisionDomain)概念。这决定了发送前必须检测是否有空闲信道，以及发送后会延迟一段时间监听，以确保没有其他站点同时进行同步传送，从而避免碰撞。如果发生碰撞，将产生阻塞信号并重试。一条链路由DTE(数据终端设备，如工作站)和DCE(数据通讯设备，如中继器或交换机)组成，共同构成了完整的一个物理层解决方案。

集线器和交换机

集林器是一种基本但强大的工具，它们根据IEEE802.3标准生成前导码，对称幅度补偿，并自动隔离问题端口，以防止故障导致全局性的问题。而且，它们能侦测出不完整包冲突，并产生阻塞信号来作用于源站点。如果发生碰撞，则源站将发出一个阻塞信号加强该次尝试延迟后重新尝试发送。但若遇到转捩点，即当所有站点均处于同一碰撞域内时，就可能出现冲突现象，因为此时每个主机会竞争同一介质资源——这正是CSMA/CD算法要解决的问题。

7半双工&全双工

半双工意味着媒体上任何时候只有一个人能发射，而另一边只能接受。一旦开始发射就必须完成，不断地监视介质，看看是否有人正在发射，如果发现有人正在发射，那么我必须停止我的发射并等待一段随机时间再继续。我叫这个随机时间“backoff”。如果没人在忙，我就继续我的发射。

全双工则允许同时做两件事：既能接受也能发送，但它们不是相同的事情，所以你可以听别人说话，同时你自己说话。你不能听到自己说话，但是你知道别人听不到你的声音。当人们谈论他们想要的是“full-duplex”，这就是指这种情况。