布线

　　工业以太网的优劣直接受电缆优劣的影响。而且工业环境中除了受高电磁干扰(EMI)以外，还常常受温度、粉尘、湿度以及其他在办公环境或家庭中不常见的因素影响。

　　不同的电缆适合不同的网络，应该根据所需选择适合自身环境的电缆，例如10MB的网络，选择5类电缆即可，而100MB网络用5e类就比较合适了。6类电缆能够要在55米范围内实现10GB网络，100米的范围内实现1GB网络。如果要想在100米范围内实现10GB，那么6e类就比较合适了。

　　根据ANSI/TIA-1005标准，我们知道6类电缆或者更好的电缆可以满足工业环境中的主机或者设备连接的要求。除此之外，对抗干扰和外部EMI噪声影响来看，6类电缆相比较5类电缆和5e电缆要强的多。由于工业环境的恶劣性，要求对工业以太网电缆的设计必须要能够抵御周围环境对电缆的物理侵蚀。在安装电缆时，确保RJ45接口和插座也能够达到相应的等级。比较有效的使用方法是，长距离布线时使用插座。短距离布线时，使用事先准备好的的接插电缆，并且在工厂内安装连接器。

　　电缆、屏蔽、接地回路

　　在工业中有些应用场合常常需要做屏蔽，屏蔽电缆安装不当，效果会适得其反。当屏蔽以太网电缆超出保护套管时，在EMI环境中的性能更好。接地良好是屏蔽电缆的关键。一个接地参考点更是关键中的关键。多个接地连接形成接地回路，由于接地连接处电势的不同，噪声就引入了电缆中。这些形成的接地回路会给你的网络带来破坏很大，解决的方法是，在电缆的一端使用接地RJ45接口，另一端使用绝缘的RJ45接口，这样就可以接地回路的可能性给消除。

　　在以太网电缆与电源电缆交叉布线中，对交叉角度也有所要求。要根据不同的情况适当进行一些调整，并列的以太网电缆和电源电缆一般相隔至少8到12英寸。电压较高或者并列距离较长，那么这个间隔距离应该更大。如果要求以太网电缆走线在金属沟槽或者套管内的话，为实现电气连续性就需要把相邻的沟槽或者套管必须连接在一起。

　　总体来说，像电机、电机控制、照明、带电导体等设备能够产生EMI的以太网电缆要尽量远离。在面板上，以连接器与以太网电缆的间隔不少于少2英寸。除此之外，当电缆远离EMI干扰源时，要遵循推荐的电缆弯曲半径。

　　交换机VS集线器

　　集线器是一个多端口的中继器。工业以太网环境中不需要使用集线器。排除集线器在外的话，可供选择的就只有非管理型交换机和管理型交换机了。相对而言管理型交换机的价格要贵一些，当然它的性能也比非管理型的要好。

　　网络上的每一台设备都有一个绝无仅有MAC地址，这也是交换机比集线器具有更优秀的识别能力的关键。

　　当交换机刚刚通电的时候，把所有的通讯内容都广播出去，这一点交换机的变现和集线器没有什么区别，但随着设备上信息在交换机的不同端口上传输，交换机通讯内容开始监控，识别出和MAC地址相对应端口，然后在MAC地址表中做出标识。在交换机发现设备的MAC地址与某个特定的端口相连接时，监控指向那个就会指向那个MAC地址的信息，只有这些特定的地址才会收到它发的这些信息。

　　工业以太网网络有点对点的单播、一对多的组播和一点到所有节点的广播三种通讯类型。

　　当交换机的MAC地址表建立完成之后，在对单播通讯和广播通讯的处理方式上管理型交换机和非管理型交换机没有什么不同。一般情况，在100MB的带宽下，广播频度应该控制在每秒钟100个广播。任何网络，广播通讯的存在是不可避免的。例如打印服务器会周期性地在网络上发出广播通知。　　对待组播通讯的处理方式是管理型交换机和非管理型交换机的一个主要的区别。组播通讯一般是来自于搭载在工厂过程网络上的智能设备，采用面向连接的基于生产厂商/用户模型的技术。在这种情况下的连接，只是网络上两个或两个之上个节点之间的关系。

　　要想接收组内信息，设备必须加入组播通讯小组，这样组内所有的成员就都能够接收到数据。如果只是向小组发送数据，是否是小组小组成员就不做要求了。在生产厂商/用户模型中，组播通讯的随着小组成员数量的增加，通讯信息呈指数地上升。这时，就需要用到管理型的交换机了。

　　互联网组管理协议(IGMP)窥探功能能够被管理行交换机打开。当IGMP窥探功能被打开后，它通过发出的广播通讯来判断组播小组内的成员。通过这些信息，和已经建好的MAC地址表，管理型交换机就能够将组播通讯只发送给组播小组内的成员。在对组播数据和广播数据的处理方式上非管理性交换机也是如此，都是将数据发送给每一个节点。对于网络使用了生产厂商/用户技术或是使用了组播通讯，管理型交换机是不错的选择。

采用RS485接口时，传输电缆的长度如何考虑？

在使用RS485接口时，对于特定的传输线经，从发生器到负载其数据信号传输所允许的最大电缆长度是数据信号速率的函数，这个 长度数据主要是受信号失真及噪声等影响所限制。下图所示的最大电缆长度与信号速率的关系曲线是使用24AWG铜芯双绞电话电缆（线 径为0。51mm），线间旁路电容为52。5PF/M，终端负载电阻为100欧 时所得出。（曲线引自GB11014-89附录A）。由图中可知，当数据信 号速率降低到90Kbit/S以下时，假定最大允许的信号损失为6dBV时， 则电缆长度被限制在1200M。实际上，图中的曲线是很保守的，在实 用时是完全可以取得比它大的电缆长度。 当使用不同线径的电缆。则取得的最大电缆长度是不相同的。例 如：当数据信号速率为600Kbit/S时，采用24AWG电缆，由图可知最 大电缆长度是200m，若采用19AWG电缆（线径为0。91mm）则电缆长 度将可以大于200m； 若采用28AWG 电缆（线径为0。32mm）则电缆 长度只能小于200m。
    串口控制
    通常我们对于视频服务器、录像机、切换台等直接播出、切换控制主要使用串口进行，主要使用到RS-232、RS-422与RS-485三种接口控制。下面就串口的接口标准以及使用和外部插件和电缆进行探讨。
    RS-232、RS-422与RS-485标准只对接口的电气特性做出规定，而不涉及接插件、电缆或协议，在此基础上用户可以建立自己的高层通信协议。例如：视频服务器都带有多个RS422串行通讯接口，每个接口均可通过RS422通讯线由外部计算机控制实现记录与播放。 视频服务器除提供各种控制硬件接口外，还提供协议接口，如RS422接口除支持RS422的Profile协议外，还支持 Louth、Odetics 、BVW等通过RS422控制的协议。
    RS-232、RS-422与RS-485都是串行数据接口标准，都是由电子工业协会（EIA）制订并发布的，RS-232在1962年发布。RS-422由RS-232发展而来，为改进RS-232通信距离短、速率低的缺点，RS-422定义了一种平衡通信接口，将传输速率提高到10Mbps，传输距离延长到4000英尺（速率低于100Kbps时），并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器。RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范，被命名为TIA/EIA-422-A标准。为扩展应用范围，EIA又于1983年在RS-422基础上制定了RS-485标准，增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围，后命名为TIA/EIA-485-A标准。
    1. S-232串行接口标准
    目前RS-232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。RS-232被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。RS-232采取不平衡传输方式，即所谓单端通讯。收、发端的数据信号是相对于信号地。典型的RS-232信号在正负电平之间摆动，在发送数据时，发送端驱动器输出正电平在+5~+15V，负电平在-5~-15V电平。当无数据传输时，线上为TTL，从开始传送数据到结束，线上电平从TTL电平到RS-232电平再返回TTL电平。接收器典型的工作电平在+3~+12V与-3~-12V。由于发送电平与接收电平的差仅为2V至3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上双绞线上的分布电容，其传送距离最大为约15米，最高速率为20Kbps。RS-232是为点对点（即只用一对收、发设备）通讯而设计的，其驱动器负载为3kΩ~7kΩ。所以RS-232适合本地设备之间的通信。
    2. RS-422与RS-485串行接口标准
    （1）平衡传输
    RS-422、RS-485与RS-232不一样，数据信号采用差分传输方式，也称作平衡传输，它使用一对双绞线，将其中一线定义为A，另一线定义为B。通常情况下，发送驱动器A、B之间的正电平在+2~+6V，是一个逻辑状态，负电平在-2V~6V，是另一个逻辑状态。另有一个信号地C，在RS-485中还有一“使能”端，而在RS-422中这是可用可不用的。“使能”端是用于控制发送驱动器与传输线的切断与连接。当“使能”端起作用时，发送驱动器处于高阻状态，称作“第三态”，即它是有别于逻辑“1”与“0”的第三态。
    （2）RS-422电气规定
    由于接收器采用高输入阻抗和发送驱动器比RS232更强的驱动能力，故允许在相同传输线上连接多个接收节点，最多可接10个节点。即一个主设备（Master），其余为从设备（Salve），从设备之间不能通信，所以RS-422支持点对多的双向通信。RS-422四线接口由于采用单独的发送和接收通道，因此不必控制数据方向，各装置之间任何必须的信号交换均可以按软件方式（XON/XOFF握手）或硬件方式（一对单独的双绞线）实现。RS-422的最大传输距离为4000英尺（约1219米），最大传输速率为10Mbps。其平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100Kbps速率以下，才可能达到最大传输距离。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为1Mbps。RS-422需要一终接电阻，要求其阻值约等于传输电缆的特性阻抗。在矩距离传输时可不需终接电阻，即一般在300米以下不需终接电阻。终接电阻接在传输电缆的最远端。
    （3）RS-485电气规定
    由于RS-485是从RS-422基础上发展而来的，所以RS-485许多电气规定与RS-422相仿。如都采用平衡传输方式、都需要在传输线上接终接电阻等。RS-485可以采用二线与四线方式，二线制可实现真正的多点双向通信。RS-485总线，在要求通信距离为几十米到上千米时，广泛采用RS-485 串行总线标准。RS-485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。 RS-485采用半双工工作方式，任何时候只能有一点处于发送状态，因此，发送电路须由使能信号加以控制。RS-485用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。应用RS-485 可以联网构成分布式系统，其允许最多并联32台驱动器和32台接收器。 RS-485与RS-422的不同还在于其共模输出电压是不同的，RS-485是-7V至+12V之间，而RS-422在-7V至+7V之间;RS-485满足所有RS-422的规范，所以RS-485的驱动器可以用在RS-422网络中应用。RS-485与RS-422一样，其最大传输距离约为1219米，最大传输速率为10Mbps。平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100Kbps速率以下，才可能使用规定最长的电缆长度。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长双绞线最大传输速率仅为1Mbps。