一文读懂现场总线和工业以太网

2018-01-31 08:31

鉴于现场总线的标准还是基于多种现场总线标准的妥协，而多标准某种意义上讲，就是无标准。人们开始寻求新的工业通讯出路，这时候以太网技术映入人们的眼帘。以太网技术因其技术简单、开放性好、价格低廉等特点，在办公和商务上的市场占有率非常高。一些厂商（例如施耐德提出了基于以太网＋TCP／IP的解决方案）提出了将以太网技术引入工厂设备底层，工业以太网也就随之产生了。

但是以太网是计算机局域网中最常见的通信协议标准，最初是为办公自动化的应用而设计，并没有考虑到工业现场环境的需求，例如高温、低温、防尘灯问题，所以以太网不能直接用于工业现场。智库百科认为，工业以太网是指在工业环境的自动化控制及过程控制中应用以太网的相关组件及技术。工业以太网采用TCP／IP协议，和IEEE 802．3标准兼容，但在应用层会加入各自特有的协议。从定义角度而言，工业以太网也是现场总线中的一种，就如同现场总线的各种协议一样。

正如以太网适合于信息管理、信息处理系统一样，工业以太网在工厂管理、车间监控等信息集成领域也应用的很多。工业以太网最大的优势在于：可以满足控制系统各个层次的要求，使得企业的信息网络和控制网络能够实现统一；以太网容易实现网络集成，速度快，开发技术广泛，硬件升级范围广，价格低廉，容易获得众多厂商的支持。

工业以太网结构图（图片来源网络）

但是以太网是一种随机网络，具有通信不确定性的特点，这使得工业以太网一度被打上“难以胜任高速实时性数据通信”的标签。为此，世界上的各大公司纷纷转向研究基于以太网的通信确定性和实时性的问题，并取得了一些成就。目前比较有影响力的实时工业以太网有：西门子的PROFINET、倍福的EtherCAT、贝加莱的Powerlink、横河Yokogawa的VNET／IP、东芝Toshiba的TCnet、施耐德的Modbus－IDA、浙大中控的EPA等。

总得来讲，工业现场的网络通信经历了从现场总线到工业以太网，再到实时工业以太网的发展过程。根据瑞典网络专家HMS公司的最新调查数据显示，在2016年间，现场总线的安全节点数量占整个市场的48％，相比2015年的58％市场占比有较大的下降，而工业以太网的市场占比则从38％上升为46％。行业分析人士称，工业互联网、工业4.0等战略的发展推动了越来越多的工业设备实现互联互通，不过工业网络通信市场依旧呈现碎片化。

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