從現(xiàn)場總線到工業(yè)以太網(wǎng) 工業(yè)互聯(lián)潛力巨大

相對于過去傳統(tǒng)的、非基于以太網(wǎng)的工業(yè)解決方案，以太網(wǎng)能提供更高的性能以及其他幾個優(yōu)勢。

現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)自二十年前首次開發(fā)，目前不同的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)依舊主導(dǎo)著工業(yè)自動化和過程控制。經(jīng)過“現(xiàn)場總線戰(zhàn)爭”的預(yù)言，出現(xiàn)了幾個不同標(biāo)準(zhǔn)，并各自定位其不同的市場段。

通過對不同的網(wǎng)絡(luò)使用不同種類的現(xiàn)場設(shè)備實現(xiàn)靈活性操作。由于銷售的組件數(shù)量非常低，控制設(shè)備和現(xiàn)場設(shè)備的總成本仍然很高，線路開支尤為突出。

以太網(wǎng)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)全球安裝超過5億端口，也由此成為了主導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)。它帶來了廣泛的可用性、開放性、高性能以及成本效益，并由于其易于理解、配置以及維護(hù)為大家廣泛接受。

以太網(wǎng)技術(shù)相比于傳統(tǒng)的，非基于以太網(wǎng)的工業(yè)解決方案擁有更高的性能。由于基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以太網(wǎng)可以運行并連接任意供應(yīng)商提供的所有以太網(wǎng)兼容的設(shè)備。但是當(dāng)涉及到工業(yè)應(yīng)用時，標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)存在以下缺點：

■相比于設(shè)備網(wǎng)絡(luò)如CANopen和DeviceNet，它并沒有實現(xiàn)最低成本。

■以太網(wǎng)存在碰撞，無固有確定性，無法滿足過程控制實時操作。

■不能有效地使用帶寬造成資源浪費

■以太網(wǎng)過于廣泛的使用可能導(dǎo)致安全問題。

■標(biāo)準(zhǔn)電話式連接器不能滿足工業(yè)設(shè)備實際需求。

盡管存在這些弊端，工業(yè)以太網(wǎng)比起現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)也有幾個顯著的優(yōu)勢：

■與英特網(wǎng)/內(nèi)聯(lián)網(wǎng)屬同質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，是英特網(wǎng)/內(nèi)聯(lián)網(wǎng)的綜合。

■路由器和服務(wù)器強制IP分配和TCP傳輸。

■與智能工業(yè)設(shè)備通訊采用更大的帶寬以及更大數(shù)據(jù)包。

■必要的控制應(yīng)用程序采用更快的實時通訊與同步。

■能夠遠(yuǎn)距離、廣地域的為更多設(shè)備建立連接及分配地址。這一點在大型工廠環(huán)境中至關(guān)重要。

■輕松集成現(xiàn)有商業(yè)辦公環(huán)境網(wǎng)絡(luò)。

■在線更新的軟件、實現(xiàn)遠(yuǎn)程配置和錯誤處理。

■巨大市場使得以太網(wǎng)產(chǎn)品和組件價格低廉，使用廣泛、測試完整。

■能夠使用標(biāo)準(zhǔn)接入點、路由器、交換機、集線器、電纜和光纖。

■自然融入“傳感器到交換機”的連接

以太網(wǎng)技術(shù)被多種現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)組織迅速接受并提升，這些組織包括ProfibusInternational、OpenDeviceNetVendorAssociation、CANopen、Modbus.org、FieldbusFoundation等等。通過與標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的連接也增加了這些系統(tǒng)彼此之間的協(xié)作。

縮小差異

自動化和控制協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的實施有很大不同。主要控制系統(tǒng)制造商目前在他們的產(chǎn)品中融入了以太網(wǎng)版本和更高級以太網(wǎng)相關(guān)協(xié)議。

如今，“工業(yè)以太網(wǎng)”已經(jīng)晉升成了幾個不同的專有設(shè)計。各個不同的市場段擁有超過20種不同的競爭協(xié)議，各個協(xié)議不斷改編以滿足不同實時挑戰(zhàn)，以下是一些突出代表：

■Profinet，開放式實時以太網(wǎng)通訊協(xié)議，由PROFIBUS國際組織(PROFIBUSInternational，PI)推出。該組織聲稱目前有超過200萬Profinet設(shè)備已經(jīng)被安裝于工廠，2012年認(rèn)證的Profinet工程師人數(shù)超過Profibus。

■EtherCAT是開放的實時以太網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，最初由德國倍福自動化有限公司(BeckhoffAutomationGmbH)研發(fā)。提供實時性能，通過雙絞線和光纖媒體支持多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

■EtherNet/IP(面向工業(yè)自動化應(yīng)用的工業(yè)應(yīng)用層協(xié)議)由羅克韋爾自動化附屬組織ControlNetInternational(CI)和OpenDeviceNetVendorsAssociation(ODVA)支持。

■Modbus-TCP，允許Modbus協(xié)議運用于基于TCP/IP協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)絡(luò)

■以太網(wǎng)Powerlink融合CANopen提供確定性實時操作。

會有不止一個標(biāo)準(zhǔn)嗎?當(dāng)20年前現(xiàn)場總線被引入大家視線的時候也問過同樣的問題。并行推廣不同的工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)容易給終端用戶帶來混亂。但是，曾經(jīng)被認(rèn)為僅用于企業(yè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的解決方案，如今卻成為了能夠滿足工業(yè)環(huán)境的獨特需求的強大技術(shù)。