摘要：本文就以太網(wǎng)在自動(dòng)化領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀及前景、以太網(wǎng)與現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)等熱點(diǎn)問(wèn)題，從技術(shù)比較出發(fā)，發(fā)表了個(gè)人看法。本文認(rèn)為：以太網(wǎng)在工廠管理層、車(chē)間監(jiān)控層將成為主流技術(shù)，與互連網(wǎng)技術(shù)結(jié)合是未來(lái)eManufactory技術(shù)基礎(chǔ); 在沒(méi)有嚴(yán)格時(shí)間要求的設(shè)備層也將獲得一定的發(fā)展；但對(duì)一般工業(yè)網(wǎng)絡(luò)要求實(shí)時(shí)性、確定性通信場(chǎng)合，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)還將處于主導(dǎo)地位；我們必須學(xué)會(huì)面對(duì)一個(gè)多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)并存的現(xiàn)實(shí)世界。 關(guān)鍵詞：以太網(wǎng) 現(xiàn)場(chǎng)總線 PLC 前言: 　　 以太網(wǎng)及TCP/IP通信技術(shù)在IT行業(yè)獲得了很大的成功, 成為IT行業(yè)應(yīng)用中首選的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。近年來(lái)，由于國(guó)際現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化工作沒(méi)有達(dá)到人們理想中的結(jié)果，以太網(wǎng)及TCP/IP技術(shù)逐步在自動(dòng)化行業(yè)中得到應(yīng)用，并發(fā)展成為一種技術(shù)潮流。 　　 以太網(wǎng)在自動(dòng)化行業(yè)中的應(yīng)用應(yīng)該區(qū)分為兩個(gè)方面問(wèn)題，或者說(shuō)兩個(gè)層次的問(wèn)題。一是工廠自動(dòng)化技術(shù)與IT技術(shù)結(jié)合，與互連網(wǎng)Internet技術(shù)結(jié)合，成為未來(lái)可能的制造業(yè)電子商務(wù)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)制造技術(shù)雛形。大多數(shù)專(zhuān)家們對(duì)自動(dòng)化技術(shù)這種發(fā)展趨勢(shì)給予肯定的評(píng)價(jià)。另一個(gè)方面，即以太網(wǎng)能否在工業(yè)過(guò)程控制底層，也就是設(shè)備層或稱(chēng)為現(xiàn)場(chǎng)層廣泛應(yīng)用？ 能否成為甚至取代現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)成為統(tǒng)一的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)？這些問(wèn)題實(shí)為目前自動(dòng)化行業(yè)專(zhuān)家們爭(zhēng)論的熱點(diǎn)。本文將只就這一問(wèn)題,從以太網(wǎng)與現(xiàn)場(chǎng)總線的技術(shù)比較出發(fā),談?wù)剛€(gè)人看法。 　　 1． 以太網(wǎng)指的是什么 　　 什么是“以太網(wǎng)”？以及相關(guān)的IEEE 802.3及TCP/IP技術(shù)? 這對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)工程師可能是基本常識(shí)，但我們自動(dòng)化技術(shù)工程師未必清楚。在討論以太網(wǎng)與自動(dòng)化技術(shù)及現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)之前,有必要先澄清一下這幾個(gè)基本術(shù)語(yǔ)的含義。筆者查閱了有關(guān)資料，現(xiàn)將有關(guān)“以太網(wǎng)”、IEEE 802.3及TCP/IP相關(guān)的技術(shù)背景摘要如下: 　　 （1） 以太網(wǎng)： 　　 ►1975年: 美國(guó)施樂(lè)（Xerox）公司的Palo Alto研究中心研制成功[METC76]，該網(wǎng)采用無(wú)源電纜作為總線來(lái)傳送數(shù)據(jù)幀，故以傳播電磁波的“以太（Ether）”命名。 　　 ►1981年：美國(guó)施樂(lè)（Xerox）公司+數(shù)字裝備公司（Digital）+英特爾（Intel）公司聯(lián)合推出以太網(wǎng)（EtherNet）規(guī)約[ETHE80] 　　 ►1982年：修改為第二版，DIX Ethernet V2 　　 因此：“以太網(wǎng)”應(yīng)該是特指“DIX Ethernet V2”所描述的技術(shù)。 　　 （2） IEEE802.3 　　 ►80年代初期: 美國(guó)電氣和電子工程師學(xué)會(huì)IEEE 802委員會(huì)制定出局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu), 即IEEE 802參考模型. 　　 IEEE 802參考模型相當(dāng)于OSI模型的最低兩層: 　　 ►1983年：IEEE 802 委員會(huì)以美國(guó)施樂(lè)（Xerox）公司+數(shù)字裝備公司（Digital）+英特爾（Intel）公司提交的DIX Ethernet V2為基礎(chǔ)，推出了IEEE802.3 　　 ►IEEE802.3又叫做具有CSMA/CD（載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)）的網(wǎng)絡(luò)。CSMA/CD是IEEE802.3采用的媒體接入控制技術(shù)，或稱(chēng)介質(zhì)訪問(wèn)控制技術(shù)。 　　 因此: IEEE802.3 以“以太網(wǎng)”為技術(shù)原形，本質(zhì)特點(diǎn)是采用CSMA/CD 的介質(zhì)訪問(wèn)控制技術(shù)?！耙蕴W(wǎng)”與IEEE802.3略有區(qū)別。但在忽略網(wǎng)絡(luò)協(xié)議細(xì)節(jié)時(shí), 人們習(xí)慣將IEEE802.3稱(chēng)為”以太網(wǎng)”。 與IEEE 802 有關(guān)的其它網(wǎng)絡(luò)協(xié)議： IEEE 802.1—概述、體系結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)互連，以及網(wǎng)絡(luò)管理和性能測(cè)量。 IEEE 802.2—邏輯鏈路控制LLC。最高層協(xié)議與任何一種局域網(wǎng)MAC子層的接口。 IEEE 802.3—CSMA/CD網(wǎng)絡(luò)，定義CSMA/CD總線網(wǎng)的MAC子層和物理層的規(guī)范。 IEEE 802.4—令牌總線網(wǎng)。定義令牌傳遞總線網(wǎng)的MAC子層和物理層的規(guī)范。 IEEE 802.5—令牌環(huán)形網(wǎng)。定義令牌傳遞環(huán)形網(wǎng)的MAC子層和物理層的規(guī)范。 IEEE 802.6—城域網(wǎng)。 IEEE 802.7—寬帶技術(shù)。 IEEE 802.8—光纖技術(shù)。 IEEE 802.9—綜合話(huà)音數(shù)據(jù)局域網(wǎng)。 IEEE 802.10—可互操作的局域網(wǎng)的安全。 IEEE 802.11—無(wú)線局域網(wǎng)。 IEEE 802.12—優(yōu)先高速局域網(wǎng)（100Mb/s）。 IEEE 802.13—有線電視（Cable-TV） 　　 （3） TCP/IP協(xié)議 　　 ►TCP/IP是多臺(tái)相同或不同類(lèi)型計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息交換的一套通信協(xié)議。TCP/IP協(xié)議組的準(zhǔn)確名稱(chēng)應(yīng)該是internet協(xié)議族，TCP和IP是其中兩個(gè)協(xié)議。而internet協(xié)議族TCP/IP還包含了與這兩個(gè)協(xié)議有關(guān)的其它協(xié)議及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，如用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（UDP）、地址轉(zhuǎn)化協(xié)議（ARP）和互連網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議（ICMP）。由于TCP/IP是internet采用的協(xié)議組，所以將TCP/IP體系結(jié)構(gòu)稱(chēng)作internet體系結(jié)構(gòu)。 ►以太網(wǎng)是TCP/IP使用最普遍的物理網(wǎng)絡(luò)，實(shí)際上TCP/IP技術(shù)支持各種局域網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，包括：令牌總線、令牌環(huán)、FDDI（光纖分布式數(shù)據(jù)接口）、SLIP（串行線路IP）、PPP（點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議）、X2.5數(shù)據(jù)網(wǎng)等?！　? 由于TCP/IP是世界上最大的Internet采用的協(xié)議組，而TCP/IP底層物理網(wǎng)絡(luò)多數(shù)使用以太網(wǎng)協(xié)議，因此，以太網(wǎng)+TCP/IP成為IT行業(yè)中應(yīng)用最普遍的技術(shù)。 　　 本文主題中所提到的“以太網(wǎng)”，按習(xí)慣主要指IEEE 802.3協(xié)議，如果進(jìn)一步采用TCP/IP協(xié)議族，則采用“以太網(wǎng)+TCP/IP”來(lái)表示。 　　 2．以太網(wǎng)為什么會(huì)進(jìn)入自動(dòng)化行業(yè) 　　 以太網(wǎng)+TCP/IP作為辦公網(wǎng)、商務(wù)網(wǎng)在IT行業(yè)中獨(dú)霸天下，其技術(shù)特點(diǎn)主要適合信息管理、信息處理系統(tǒng)。但為什么近年來(lái)會(huì)逐步向自動(dòng)化行業(yè)發(fā)展，形成與現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的局面？回顧近年來(lái)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展, 可以了解到其中的原委。 　　 （1） 自動(dòng)化技術(shù)從單機(jī)控制發(fā)展到工廠自動(dòng)化FA，發(fā)展到系統(tǒng)自動(dòng)化 　　 近年來(lái)，自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展使人們認(rèn)識(shí)到，單純提高生產(chǎn)設(shè)備單機(jī)自動(dòng)化水平，并不一定能給整個(gè)企業(yè)帶來(lái)好的效益；因此，企業(yè)給自動(dòng)化技術(shù)提出的進(jìn)一步要求是：將整個(gè)工廠作為一個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)化，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)企業(yè)的最佳經(jīng)濟(jì)效益。因此，有了現(xiàn)代制造自動(dòng)化模型，所以說(shuō)自動(dòng)化技術(shù)由單機(jī)自動(dòng)化發(fā)展到系統(tǒng)自動(dòng)化。 自動(dòng)化技術(shù)從單機(jī)控制向工廠自動(dòng)化FA、系統(tǒng)自動(dòng)化方向發(fā)展。制造業(yè)對(duì)自動(dòng)化技術(shù)提出了數(shù)字化通信及信息集成的技術(shù)的要求;即要求應(yīng)用數(shù)字通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)工廠信息縱向的透明通信。 　　 （2）工廠底層設(shè)備狀態(tài)及生產(chǎn)信息集成、車(chē)間底層數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)是信息集成系統(tǒng)的基礎(chǔ)為滿(mǎn)足工廠上層管理對(duì)底層設(shè)備信息的要求, 工廠車(chē)間底層設(shè)備狀態(tài)及生產(chǎn)信息集成是實(shí)現(xiàn)全廠FA/CIMS的基礎(chǔ)。工廠自動(dòng)化信息網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)：工廠管理級(jí)、車(chē)間監(jiān)控級(jí)、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí) 　　　　 （3） 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的產(chǎn)生 　　 現(xiàn)場(chǎng)總線（FieldBus）是工廠底層設(shè)備之間的通信網(wǎng)絡(luò)，是計(jì)算機(jī)數(shù)字通信技術(shù)在自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用,為車(chē)間底層設(shè)備信息及生產(chǎn)過(guò)程信息集成提供了通信技術(shù)平臺(tái).圖4是工廠底層應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)了全廠信息縱向集成的透明通信,即從管理層到自動(dòng)化底層的數(shù)據(jù)存取. 　　　　 （4） 現(xiàn)場(chǎng)總線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)之一ROFIBUS技術(shù) 　　 ROFIBUS技術(shù)是1987年由Siemens公司等13家企業(yè)和5家研究機(jī)構(gòu)聯(lián)合開(kāi)發(fā)；1989年批準(zhǔn)為德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN 19245（PROFINUS-FMS/-DP）；1996年批準(zhǔn)為歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 50170 V.2 （PROFIBUS-FMS/-DP）；1999年P(guān)ROFIBUS成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) IEC 61158 的組成部分（Type III）. 　　 PROFIBUS技術(shù)為設(shè)備層提供了PROFIBUS-DP和-PA技術(shù)，為車(chē)間層提供了PROFIBUS-FMS技術(shù)。 　　 ►PROFIBUS-DP是設(shè)備層現(xiàn)場(chǎng)總線, 用于控制器（如PLC、PC、NC）與現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備（如驅(qū)動(dòng)器、檢測(cè)設(shè)備、HMI等）之間的通信總線； 　　 ►設(shè)備層現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)具有高速（12M）、實(shí)時(shí)、確定、可靠特點(diǎn)（如-DPV2可用于運(yùn)動(dòng)控制），傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量相對(duì)較小。 　　 ►PROFIBUS-PA也是設(shè)備層總線，具有IEC61158-2的物理層，可實(shí)現(xiàn)總線供電，并有本質(zhì)安全技術(shù)。 　　 ►PROFIBUS-FMS車(chē)間級(jí)現(xiàn)場(chǎng)總線，主要用于車(chē)間級(jí)設(shè)備監(jiān)控。主要完成車(chē)間生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)及生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控、車(chē)間級(jí)生產(chǎn)管理、車(chē)間底層設(shè)備及生產(chǎn)信息集成。車(chē)間級(jí)現(xiàn)場(chǎng)總線具有傳輸數(shù)據(jù)量大、應(yīng)用層信息規(guī)范完整等特點(diǎn)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性要求不高。 （5）國(guó)際現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)IEC61158 　　 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)概念，面對(duì)自動(dòng)化行業(yè)千變?nèi)f化的現(xiàn)場(chǎng)儀表設(shè)備，要實(shí)現(xiàn)不同廠家不同種類(lèi)產(chǎn)品的互連，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化工作至關(guān)重要。為此， 國(guó)際IEC委員會(huì)于1984年提出制定現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)IEC1158（即IEC61158）。 　　 A． IEC 61158目標(biāo)：IEC1158的目標(biāo)是制定面向整個(gè)工業(yè)自動(dòng)化的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。為此，根據(jù)不同行業(yè)對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的需求不同，將自動(dòng)化技術(shù)分為五個(gè)不同的行業(yè)；見(jiàn)圖6：IEC1158的目標(biāo)。IEC61158是要制定出一部滿(mǎn)足工業(yè)自動(dòng)化五大行業(yè)不同應(yīng)用需求的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 　　 　　 B．妥協(xié)的結(jié)果 　　 經(jīng)過(guò)十幾年的努力，1998年，對(duì)IEC 61158 （TS）進(jìn)行投票。由于IEC 61158 （TS）只包含了Process Control部分，因此，IEC 61158 （TS）沒(méi)有通過(guò)投票，自動(dòng)化行業(yè)期待了十多年的統(tǒng)一的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的努力失敗。1999年12月，IEC61158放棄了原有設(shè)想，通過(guò)妥協(xié)方案，即： 以IEC 61158 （TS）+ Add.Protocols作為IEC61158技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的方案；其中Add.Protocols包含Control Net、PROFIBUS、P-Net、FF HSE、Swift Net、WorldFIP和Interbus總線。 　　 自動(dòng)化行業(yè)將面臨一個(gè)多種總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)并存的現(xiàn)實(shí)世界。 　　 C．IEC 61158發(fā)展歷程給我們的啟示 　　 面對(duì)當(dāng)今以太網(wǎng)在自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用潮流，IEC 61158發(fā)展歷程至少給了我們兩點(diǎn)啟示，這對(duì)我們能夠清醒面對(duì)現(xiàn)實(shí)頗有好處：I、工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于各行各業(yè)，使用一種現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)不可能滿(mǎn)足所有行業(yè)的技術(shù)要求；現(xiàn)場(chǎng)總線不同于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，人們將會(huì)面對(duì)一個(gè)多種總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)共存的現(xiàn)實(shí)世界。II、技術(shù)發(fā)展很大程度上受到市場(chǎng)規(guī)律、商業(yè)利益的制約；技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不單是一個(gè)技術(shù)規(guī)范，也是一個(gè)商業(yè)利益的妥協(xié)產(chǎn)物。 　　 （6）以太網(wǎng)進(jìn)入自動(dòng)化領(lǐng)域 　　 IEC61158制定統(tǒng)一的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)努力的失敗，使一部分人自然轉(zhuǎn)向了在IT行業(yè)已經(jīng)獲得成功的以太網(wǎng)技術(shù)。因此，現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)之爭(zhēng)，給了以太網(wǎng)進(jìn)入自動(dòng)化領(lǐng)域一個(gè)難得的機(jī)會(huì)。積極推進(jìn)這種技術(shù)概念的如法國(guó)施耐德公司，面向工廠自動(dòng)化提出了基于以太網(wǎng)+TCP/IP的解決方案，稱(chēng)之為“透明工廠”。望文生義可以理解為：“協(xié)議規(guī)范統(tǒng)一，信息透明存取”。 施耐德公司是將以太網(wǎng)技術(shù)引入工廠設(shè)備底層，廣泛取代現(xiàn)有現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的積極倡導(dǎo)者和實(shí)踐者，已有一批工業(yè)級(jí)產(chǎn)品問(wèn)世和實(shí)際應(yīng)用。 　　 3． 太網(wǎng)在自動(dòng)化領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀 目前，以太網(wǎng)工業(yè)在自動(dòng)化領(lǐng)域已有不少成功應(yīng)用實(shí)例，主要集中在以下幾個(gè)方面： 　　 （1） 車(chē)間級(jí)生產(chǎn)信息集成：主要由專(zhuān)用生產(chǎn)設(shè)備、專(zhuān)用測(cè)試設(shè)備、條碼器、PC機(jī)及以太網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成；主要功能是完成車(chē)間級(jí)生產(chǎn)信息及產(chǎn)品質(zhì)量信息的管理。管理層信息網(wǎng)絡(luò)：即支撐工廠管理層MIS系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。主要完成如ERP的信息系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)：特別是一些區(qū)域廣泛、含有計(jì)算機(jī)廣域網(wǎng)技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)的SCADA系統(tǒng)，如城市供水或污水管網(wǎng)的SCADA系統(tǒng)、水利水文信息監(jiān)測(cè)SCADA系統(tǒng)等。個(gè)別的控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)：個(gè)別要求高可靠性和一定實(shí)時(shí)性的分布式控制系統(tǒng)也有采用以太網(wǎng)+TCP/IP技術(shù)，并獲得很好的效果；如水電廠的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。 　　 既然以太網(wǎng)已成功的應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化諸多方面，既然IEC61158沒(méi)有給出一個(gè)統(tǒng)一的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，為什么不能將以太網(wǎng)技術(shù)引入工業(yè)過(guò)程控制底層，即設(shè)備層，成為甚至取代現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)成為統(tǒng)一的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)？這就回到了本文開(kāi)篇的話(huà)題。在這個(gè)問(wèn)題上，除去各公司利益代言人從公司市場(chǎng)利益出發(fā)的商業(yè)宣傳不算，就是自動(dòng)化行業(yè)專(zhuān)家們也是智者見(jiàn)智，仁者見(jiàn)仁，看法不盡相同。筆者從事現(xiàn)場(chǎng)總技術(shù)研發(fā)工作，習(xí)慣從技術(shù)方面將以太網(wǎng)與現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)進(jìn)行比較，從而得出幾點(diǎn)看法。 　　 4. 以太網(wǎng)與現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的比較 　　 （1） 物理層 　　 現(xiàn)場(chǎng)總線 　　 A. 傳輸介質(zhì)：多數(shù)采用屏蔽雙絞電纜（RS-485）、光纖、同軸電纜，以解決長(zhǎng)線傳輸、數(shù)據(jù)傳輸速率和電磁干擾等問(wèn)題。也有無(wú)線傳輸方案，以適應(yīng)不同場(chǎng)合需要。 B. 插件：各種防護(hù)等級(jí)工業(yè)級(jí)的接插件。 C． 線供電及本質(zhì)安全：如IEC61158-2，用于流程控制及要求防爆功能的場(chǎng)合。 D. 編碼：異步 NRZ、位同步曼徹斯特編碼等。 E. 傳輸速率：9.6k～12M 　　 以太網(wǎng) A. 傳輸介質(zhì)：UTP3類(lèi)線、UTP5類(lèi)線、 屏蔽雙絞電纜、光纖、同軸電纜, 無(wú)線傳輸?shù)慕鉀Q方案。 B. 插件：RJ45、AUI、BNC C. 總線供電及本質(zhì)安全：無(wú)。 D. 編碼：同步、曼徹斯特編碼。 E. 傳輸速率：10M、100M 　?。? （2） 介質(zhì)訪問(wèn)控制方式 　　 現(xiàn)場(chǎng)總線： 　　 現(xiàn)場(chǎng)總線的介質(zhì)訪問(wèn)控制方式要滿(mǎn)足工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的要求，即通信的實(shí)時(shí)性和確定性。確定性指站點(diǎn)每次得到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)間隔和時(shí)間是確定的；實(shí)時(shí)性指網(wǎng)絡(luò)分配給站點(diǎn)的服務(wù)時(shí)間和間隔可以保證站點(diǎn)完成它確定的任務(wù)。 　　 目前現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)采用的介質(zhì)訪問(wèn)控制方式主要有：令牌、主從、生產(chǎn)者/客戶(hù)（producer/consumer） 以太網(wǎng) 　　 CSMA/CD（載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)）是以太網(wǎng)（或IEEE802.3）采用的介質(zhì)訪問(wèn)控制方式，如果不是這樣就不是以太網(wǎng)（或IEEE802.3）；比如采用令牌調(diào)度方式，應(yīng)是基于IEEE 802.4令牌總線網(wǎng)。 　　 根據(jù)CSMA/CD（載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)）機(jī)理，它不能滿(mǎn)足工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信的實(shí)時(shí)性和確定性要求。由于以太網(wǎng)與CSMA/CD具有對(duì)等的技術(shù)內(nèi)涵，可以說(shuō)以太網(wǎng)不是傳統(tǒng)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)要求的實(shí)時(shí)性和確定性網(wǎng)絡(luò)。 　　 （3）傳輸效率：不同網(wǎng)絡(luò)對(duì)報(bào)文長(zhǎng)度有一個(gè)限制。在網(wǎng)絡(luò)報(bào)文中，除了有效傳輸數(shù)據(jù)之外，還有一些作為同步、地址、校驗(yàn)等附加字段。有效數(shù)據(jù)字段與附加字段之比反映的網(wǎng)絡(luò)有效數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?，或者說(shuō)反映一次有效數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇鷥r(jià)。　　 傳輸效率=有效數(shù)據(jù)長(zhǎng)/[全部附加字段長(zhǎng)+有效數(shù)據(jù)長(zhǎng)] 　　 以太網(wǎng)全部附加字段長(zhǎng)=26字節(jié)最大有效數(shù)據(jù)長(zhǎng)=1500字節(jié)最小有效數(shù)據(jù)長(zhǎng)=1字節(jié)（小于46時(shí)填0）最大傳輸效率=1500/（1500+26）=98.3%最小傳輸效率=1/（1+26+45）=1.39% 現(xiàn)場(chǎng)總線PROFIBUS全部附加字段長(zhǎng)=11字節(jié)最大有效數(shù)據(jù)長(zhǎng)=244字節(jié)最小有效數(shù)據(jù)長(zhǎng)=1字節(jié)最大傳輸效率=244/（244+11）=95.69%最小傳輸效率=1/（1+11）=8.33% 　　 工業(yè)網(wǎng)典型傳輸數(shù)據(jù)量（字節(jié)） 傳輸效率 工業(yè)網(wǎng)典型傳輸數(shù)據(jù)量（字節(jié)） 傳輸效率 8 11.11% 8 42.11% 16 22.22% 16 59.26% 24 33.33% 24 68.57% 32 44.44% 32 74.42% 40 55.55/5 40 78.43% 48 64.86% 48 81.36% 56 68.29% 56 83.58% 64 71.11% 64 85.33% 128 83.11% 128 92.09% （4） 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信息規(guī)范及功能規(guī)范 　　 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信息格式及功能描述規(guī)范稱(chēng)為”行規(guī)”（Profile）, 行規(guī)可有效實(shí)現(xiàn)各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備應(yīng)用層互聯(lián)。 例：PROFIBUS行規(guī)： ▼NC/RC行規(guī) （機(jī)器人、數(shù)控行規(guī)） ▼各種速度驅(qū)動(dòng)器的行規(guī) ▼操作員控制和過(guò)程監(jiān)視 （HMI） 行規(guī) ▼對(duì)編碼器的行規(guī) ▼控制器間通信的行規(guī) ▼樓宇自動(dòng)化的行規(guī) ▼低壓開(kāi)關(guān)裝置的行規(guī) ▼溫度、壓力、液位、流量變送器和定位器等行規(guī) 　　 5.以太網(wǎng)在自動(dòng)化領(lǐng)域能走多遠(yuǎn) 　　 以太網(wǎng)在工廠自動(dòng)化管理層和車(chē)間監(jiān)控層已得到廣泛應(yīng)用和用戶(hù)認(rèn)可，在設(shè)備層對(duì)實(shí)時(shí)性沒(méi)有嚴(yán)格要求場(chǎng)合也有許多應(yīng)用；如果以太網(wǎng)希望走的更遠(yuǎn)，能夠全面進(jìn)入工廠底層成為設(shè)備連接的主要網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，那么，以太網(wǎng)必須作出技術(shù)改進(jìn)。 　　 （1） 改進(jìn)物理層 A. 傳輸介質(zhì)應(yīng)能提供多種工業(yè)級(jí)護(hù)套和鎧裝電纜、光纖等. B. 各種防護(hù)等級(jí)工業(yè)級(jí)的接插件。 C. 應(yīng)該具有總線供電及本質(zhì)安全的解決方案, 用于流程控制及要求防爆功能的場(chǎng)合。 （2） 如何滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性和確定性要求? 提高帶寬、減少碰撞是最直接的辦法，有一定效果；但“盡量的快”和“一定快”是不同的。近年來(lái)，以太網(wǎng)在CSMA/CD技術(shù)基礎(chǔ)上也有一些改進(jìn)，如應(yīng)用智能集線器、交換機(jī)技術(shù)等，但沒(méi)有從機(jī)理上保證通信的實(shí)時(shí)性和確定性。 如何進(jìn)一步解決這個(gè)問(wèn)題？無(wú)非有軟件為主和硬件為主的兩種思路；硬件方案是設(shè)計(jì)新型智能網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備，希望不要一味走增加帶寬的老路；軟件解決方案是在一定帶寬資源基礎(chǔ)上，由軟件調(diào)度實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、確定性通信功能。 　　 需要指出的是，以太網(wǎng)技術(shù)存在上述缺憾，不意味著以太網(wǎng)就不能在現(xiàn)場(chǎng)層應(yīng)用，事實(shí)上以太網(wǎng)在很多對(duì)時(shí)間要求不是非?？量痰默F(xiàn)場(chǎng)層，已有很多成功應(yīng)用范例。 （3） 成本：以太網(wǎng)進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)層，單站點(diǎn)成本是必需考慮的因素；與目前現(xiàn)場(chǎng)總線（PROFIBUS、DeviceNet、ControlNet）產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)。 　　 6.以太網(wǎng)能否取代現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)成為統(tǒng)一的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn) 　　 （1） 預(yù)測(cè)未來(lái)是最艱難的事；現(xiàn)場(chǎng)總線是專(zhuān)為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)層設(shè)備通信設(shè)計(jì)，是為自 動(dòng)化量體裁衣的技術(shù)。以太網(wǎng)設(shè)計(jì)初衷是辦公網(wǎng)，用于數(shù)據(jù)處理。從技術(shù)比較出發(fā)似乎很容易得出結(jié)論。但技術(shù)發(fā)展受社會(huì)政治、經(jīng)濟(jì)影響，市場(chǎng)因素很大程度左右技術(shù)走向，回顧計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史，這種先例不勝枚舉。因此，以太網(wǎng)在工廠自動(dòng)化車(chē)間監(jiān)控層及管理層將成為主要應(yīng)用技術(shù)，特別是采用TCP/IP協(xié)議可與互連網(wǎng)Internet連接, 是未來(lái)eManufactory的技術(shù)基礎(chǔ)。在設(shè)備層，在沒(méi)有嚴(yán)格的時(shí)間要求條件下，以太網(wǎng)也可以有部分市場(chǎng)。在以太網(wǎng)能夠真正解決實(shí)時(shí)性和確定性問(wèn)題之前，大部分現(xiàn)場(chǎng)層仍然會(huì)首選現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。 （2） 一體化與多元化并存 　　面對(duì)這樣一個(gè)多種工業(yè)總線技術(shù)并存的現(xiàn)狀，我們應(yīng)該有一個(gè)豁達(dá)的心態(tài)。哲學(xué)家告訴我們，一體化與多元化是一對(duì)互為依存的矛盾，將長(zhǎng)時(shí)間共存與競(jìng)爭(zhēng)；以太網(wǎng)反映了人們要求技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化、一體化的愿望，而現(xiàn)實(shí)是不能用一種技術(shù)覆蓋各行業(yè)所有不同需求。IEC61158的發(fā)展歷程就給了我們一個(gè)深刻的啟示，我們必須學(xué)會(huì)面對(duì)一個(gè)多種工業(yè)總線技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)和共存的現(xiàn)實(shí)世界。 　　 7.可能的解決方案 　　 在面對(duì)具體問(wèn)題時(shí)如何作出選擇呢？我認(rèn)為，就事論事是明智之舉。簡(jiǎn)單地說(shuō)，你的項(xiàng)目最適合使用什么技術(shù)就采用什么技術(shù)。 　　 （1）車(chē)間級(jí)生產(chǎn)信息集成更適合使用以太網(wǎng) 　　 理由如下： A. 多數(shù)加工設(shè)備具有RS-232接口:如條碼機(jī), 專(zhuān)用工設(shè)備; B. 實(shí)時(shí)性, 確定性, 可靠性要求不高; C. 與上層網(wǎng)絡(luò)的信息規(guī)范和軟件接口兼容 　　 （2） 設(shè)備級(jí)控制優(yōu)先選用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù) 　　 理由如下： A. 實(shí)時(shí)性, 確定性, 可靠性要求； B. 專(zhuān)用性: 如需要嚴(yán)格同步的運(yùn)動(dòng)控制采用Sercos、PROFIBUS-DPV2； C. 可靠性：工業(yè)級(jí)的傳輸層增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性； D. 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)種類(lèi)、產(chǎn)品繁多，能夠提供各種成本的解決方案。