盡管在機器自動化領(lǐng)域還有數(shù)十個工業(yè)現(xiàn)場總線協(xié)議在使用，但工業(yè)以太網(wǎng)正在以其優(yōu)異的特性取代其中的很多協(xié)議。

在早些年的時候，有一些基本的開放通訊串口標(biāo)準(zhǔn)，例如RS232和RS422/485。包括這些在內(nèi)的那些標(biāo)準(zhǔn)是諸如Modbus標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)，Modbus使用串口通訊標(biāo)準(zhǔn)作為基礎(chǔ)進(jìn)而成為工業(yè)領(lǐng)域協(xié)議的主導(dǎo)。

以太網(wǎng)當(dāng)時還不太成熟，而現(xiàn)場總線協(xié)議在許多應(yīng)用領(lǐng)域提供足夠的性能和可靠性。不過，現(xiàn)場總線技術(shù)通常很貴并且安裝困難，而且不同的協(xié)議在硬件和軟件方面都不兼容。

許多最初實施的現(xiàn)場總線都是用來將遠(yuǎn)程I/O和可編程邏輯控制器（PLC）相連。許多通訊標(biāo)準(zhǔn)都是基于RS422/485標(biāo)準(zhǔn)的，不過在轉(zhuǎn)移到獨立基金會下和開放之前，絕大多數(shù)都是專屬的協(xié)議。例如，DeviceNet、Modbus以及ProfibusDP最初都是專有協(xié)議，分別屬于羅克韋爾自動化、施耐德電氣以及西門子公司?，F(xiàn)在，每一個協(xié)議最終都變成由一家獨立基金會管理的開放標(biāo)準(zhǔn)。

[PROFINET和PROFIBUS是PNO組織推出的兩種現(xiàn)場總線。兩者本身沒有可比性，PROFINET基于工業(yè)以太網(wǎng)，而PROFIBUS基于RS485串行總線。兩者協(xié)議上由于介質(zhì)不同完全不同，沒有任何關(guān)聯(lián)。兩者相似的地方都具有很好的實時性，原因在于都使用了精簡的堆棧結(jié)構(gòu)?；跇?biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的任何開發(fā)都可以直接應(yīng)用在PROFINET網(wǎng)絡(luò)中。世界上基于以太網(wǎng)的解決方案的開發(fā)者遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于PROFIBUS開發(fā)者，所以，有更多的可用資源去創(chuàng)新技術(shù)。]

今天，有好幾種可選的現(xiàn)場總線可以用來將PLC和遠(yuǎn)程I/O，以及其他例如電機啟動器、傳感器和氣動閥歧管等這樣簡單的設(shè)備連接起來。

在工業(yè)自動化系統(tǒng)中廣泛使用的以太網(wǎng)幫助工業(yè)用戶實現(xiàn)了各種各樣的連接

1.國內(nèi)外流行的現(xiàn)場總線與工業(yè)以太網(wǎng)或?qū)崟r以太網(wǎng)有：

FF、CIP、PROFIBUS、P-Net、SwiftNet、WorldFIP、INTERBUS、CAN、Lonworks、CC-Link、HART等現(xiàn)場總線。

PROFINET、TCnet、EtherCAT、EthernetPowerlink、EPA、Modbus-RTPS、SERCOS、VNET/IP、SERCOSIII、HSE等工業(yè)以太網(wǎng)或?qū)崟r以太網(wǎng)。

每種總線都有其產(chǎn)生的背景和應(yīng)用領(lǐng)域?？偩€是為了滿足自動化發(fā)展的需求而產(chǎn)生的，由于不同領(lǐng)域的自動化需求各有其特點，因此在某個領(lǐng)域中產(chǎn)生的總線技術(shù)一般對這一特定的領(lǐng)域的滿足度高一些，應(yīng)用多一些，適用性好一些。

現(xiàn)場總線與工業(yè)以太網(wǎng)在冶金、石油、化工、醫(yī)藥等流程行業(yè)的過程控制，加工制造業(yè)，樓宇，交通運輸，農(nóng)業(yè)，機器人，驅(qū)動產(chǎn)品，智能電網(wǎng)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

如何深入學(xué)習(xí)和掌握現(xiàn)場總線與工業(yè)以太網(wǎng)并應(yīng)用到實際的工程項目中是每一位讀者面臨的難點。

現(xiàn)場總線屬于局域網(wǎng)的范疇，學(xué)習(xí)現(xiàn)場總線，首先要學(xué)習(xí)掌握《計算機網(wǎng)絡(luò)》方面的知識，了解ISO/OSI通信參考模型和數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識，現(xiàn)場總線與工業(yè)以太網(wǎng)的通信模型與ISO/OSI模型的對應(yīng)關(guān)系，現(xiàn)場總線的采用的拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等。不論是哪種現(xiàn)場總線或工業(yè)以太網(wǎng)，均遵從OSI通信參考模型?，F(xiàn)場總線通信接口的實現(xiàn)，一般通過通信控制器（專用ASIC）完成，它通常集成了現(xiàn)場總線的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層等，應(yīng)用層由用戶通過軟件實現(xiàn)。

2、以太網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)化

許多人仍然認(rèn)為工業(yè)以太網(wǎng)是和現(xiàn)場總線不同的事物，不過如果想一下傳統(tǒng)的現(xiàn)場總線技術(shù)在過去完成了哪些事情以及今天的以太網(wǎng)可以做什么，就會發(fā)現(xiàn)它們實際上是一回事?，F(xiàn)場總線技術(shù)往往以具有高度確定性數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶匦宰跃樱ㄟ^提高速度和低水平時間同步手段，以太網(wǎng)可以做相同的事情?？梢酝ㄟ^許多現(xiàn)場總線電纜為設(shè)備供電，同樣可以通過以太網(wǎng)供電實現(xiàn)。在采用適合的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議的應(yīng)用場合中，很少有工作不正常的。

早期的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，確定性不好而且時基誤差很明顯，這會導(dǎo)致處理速度減慢。使用那些例如簡單的以太網(wǎng)集線器之類的不太智能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，導(dǎo)致數(shù)據(jù)沖突和重試經(jīng)常發(fā)生。隨著性價比高的工業(yè)以太網(wǎng)、非管理型交換機以及管理型交換機的出現(xiàn)，數(shù)據(jù)沖突已經(jīng)變得不再是問題了?，F(xiàn)在的以太網(wǎng)處理能力增強了，而且在絕大多數(shù)應(yīng)用場合的數(shù)據(jù)傳輸延遲水平方面都顯著地降低了。

即便是使用標(biāo)準(zhǔn)的、現(xiàn)成的以太網(wǎng)芯片，由于使用了諸如在EtherNet/IP中的一級I/O信息傳送的時序安排機制，對于大多數(shù)應(yīng)用場合來說時基誤差也都足夠低了。對于那些對時序要求更加嚴(yán)格的應(yīng)用來說，諸如EtherCAT的協(xié)議使用精確時間協(xié)議同步（IEEE1588）。

種類豐富的各種PLC和其他控制器都支持EtherNet/IP

大多數(shù)的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中以太網(wǎng)交換機或多個交換機構(gòu)成其中心，而其他設(shè)備構(gòu)成分支，許多包括交換機端口的設(shè)備都采用多個RJ-45接口，這是讓菊鏈?zhǔn)竭B接更加經(jīng)濟(jì)有效。

3、工業(yè)通訊協(xié)議的選擇

與其他通訊技術(shù)不同，以太網(wǎng)允許在同一個網(wǎng)絡(luò)上運行多個協(xié)議。一些主流的以太網(wǎng)協(xié)議包括EtherCAT，EtherNet/IP，ModbusTCP，Powerlink，Profinet以及SERCOS。自動化供應(yīng)商通常會建議用戶對適合應(yīng)用情況的以太網(wǎng)協(xié)議的選擇，不同的供應(yīng)商傾向于不同的協(xié)議。

大部分供應(yīng)商傾向于一種特定的以太網(wǎng)協(xié)議，不過他們又經(jīng)常不僅限于一種。使用供應(yīng)商建議的協(xié)議一般更有好處，因為這樣會獲得最好的支持以及最大范圍的可兼容的產(chǎn)品。如果一個應(yīng)用場合要求使用兩個不同的供應(yīng)商，而且對于兩種協(xié)議都有可選的控制器和現(xiàn)場設(shè)備，時序和速度的要求通常成為決定因素。

應(yīng)用場合會決定使用哪種現(xiàn)場總線技術(shù)。在許多應(yīng)用中，使用多種協(xié)議可能更加合理，將每種協(xié)議應(yīng)用在最合適的水平上。使用混合的協(xié)議和通訊架構(gòu)將現(xiàn)場設(shè)備與控制器連接、將控制器與人機界面（HMI）連接、以及將HMI與更高級別的計算系統(tǒng)連接通常是正確的選擇。要想實現(xiàn)這些，挑選支持多種協(xié)議的控制器很有必要。

對于大型的生產(chǎn)制造和倉庫傳送帶應(yīng)用場合，控制器與現(xiàn)場設(shè)備之間的長距離可以通過使用位于EtherNet/IP網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)關(guān)來實現(xiàn)。使用很常見的管理型和非管理型交換機也有助于以太網(wǎng)連接的分布。

對于控制器之間的連接，或者控制器與HMI之間的連接，一些以太網(wǎng)的變種是比較好的選項；硬件的支持會決定選擇什么協(xié)議。

以太網(wǎng)在高一些級別的連接方面占主導(dǎo)地位，對于控制器與遠(yuǎn)程I/O以及現(xiàn)場設(shè)備之間的這些低一些級別的連接方面，可以通過IO-Link、DeviceNet、ProfibusDP、或以太網(wǎng)的一些變種來實現(xiàn)。

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