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一文讀懂工業(yè)設備的兩種通訊方式：現場(chǎng)總線(xiàn)和工業(yè)以太網(wǎng)

瀏覽次數：發(fā)布時(shí)間：2020-08-18

       隨著(zhù)傳統制造企業(yè)正在加快智能制造轉型的進(jìn)程，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)迅速在全世界范圍內興起。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)構架中，通過(guò)各類(lèi)通訊方式接入不同設備、系統和產(chǎn)品，來(lái)采集海量數據是其重要的一環(huán)。本文將重點(diǎn)介紹工業(yè)底層設備的兩種通訊方式：現場(chǎng)總線(xiàn)和工業(yè)以太網(wǎng)。一起跟隨飛暢科技的小編來(lái)看看吧！
 
       認識現場(chǎng)總線(xiàn)
       回顧現場(chǎng)總線(xiàn)的發(fā)展史可知，現場(chǎng)總線(xiàn)大致出現在上個(gè)世紀80年代末到90年代初期，這個(gè)時(shí)期隨著(zhù)生產(chǎn)規模的日益擴大，工廠(chǎng)的設備有了互聯(lián)的需求（此階段的互聯(lián)需求主要定位于遠程的I／O數據傳輸，以及產(chǎn)線(xiàn)內部不同設備的數據交換），人們希望通過(guò)綜合掌握多點(diǎn)的運行參數與信息，進(jìn)而實(shí)現多點(diǎn)信息的操作控制。但是這個(gè)時(shí)候的計算機系統存在系統封閉的缺陷，各個(gè)廠(chǎng)家的產(chǎn)品都是自成體系，不同廠(chǎng)商之間的設備不能實(shí)現互聯(lián)互通，想實(shí)現更大范圍信息共享的網(wǎng)絡(luò )系統由于當時(shí)技術(shù)的局限性，存在很多困難。
 
       在實(shí)際發(fā)展過(guò)程中，涌現出了許多著(zhù)名的現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，例如基金會(huì )現場(chǎng)總線(xiàn)FF、HAPT現場(chǎng)總線(xiàn)、CAN現場(chǎng)總線(xiàn)、LONWORKS現場(chǎng)總線(xiàn)、Devicenet現場(chǎng)總線(xiàn)、INTERBUS現場(chǎng)總線(xiàn)、PROFIBUS現場(chǎng)總線(xiàn)、WorldFIP現場(chǎng)總線(xiàn)、CC－Link現場(chǎng)總線(xiàn)等。這些現場(chǎng)總線(xiàn)具有各自的特點(diǎn)，并形成了特定的應用范圍。但是現場(chǎng)總線(xiàn)種類(lèi)實(shí)在是太多了，采用的通訊協(xié)議也完全不同，所以至今現場(chǎng)總線(xiàn)的標準也未能統一，最終形成了一個(gè)多種現場(chǎng)總線(xiàn)的IEC61158的現場(chǎng)總線(xiàn)標準，網(wǎng)上有挺多這方面的資料，在此不再展開(kāi)。
現場(chǎng)總線(xiàn)和工業(yè)以太網(wǎng)介紹
       關(guān)于現場(chǎng)總線(xiàn)我搜索了好多種版本的定義，但無(wú)論是百度百科，還是國際電工委員會(huì )IEC標準給出的現場(chǎng)總線(xiàn)定義，對于初學(xué)者依然是晦澀難懂。直到最近看到一種有關(guān)現場(chǎng)總線(xiàn)的通俗解讀，才感覺(jué)豁然開(kāi)朗。拿來(lái)與大家分享：現場(chǎng)總線(xiàn)是將自動(dòng)化最底層的現場(chǎng)控制器和現場(chǎng)智能儀表設備互連的實(shí)時(shí)控制通信網(wǎng)絡(luò )，它遵循ISO／OSI開(kāi)放系統互聯(lián)參考模型的全部或部分通信協(xié)議。
 
       初學(xué)者可以從兩方面來(lái)認識現場(chǎng)總線(xiàn)：第一，根據工廠(chǎng)自動(dòng)化信息網(wǎng)絡(luò )分層結構（工廠(chǎng)管理級、車(chē)間監控級、現場(chǎng)設備級），可知現場(chǎng)總線(xiàn)位于生產(chǎn)控制和網(wǎng)絡(luò )機構底層，是工廠(chǎng)底層設備之間的通信網(wǎng)絡(luò )。工廠(chǎng)底層應用現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的好處，在于可以實(shí)現工廠(chǎng)信息縱向集成的透明通信，即從管理層到自動(dòng)化底層的數據存取。
 
       第二，現場(chǎng)總線(xiàn)是基于ISO／OSI的七層模型，并且可以少于七層。需要指出的是，實(shí)際應用中，ISO模型只是一個(gè)參考，不同種類(lèi)的現場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議棧有較大區別，通常會(huì )將ISO／OSI的七層模型簡(jiǎn)化，以實(shí)現更低的通信延遲、更快的速度、更有利于實(shí)現現場(chǎng)總線(xiàn)的實(shí)時(shí)特性。
 
       備注：開(kāi)放系統互連參考模型 （Open System Interconnect 簡(jiǎn)稱(chēng)OSI）是國際標準化組織（ISO）和國際電報電話(huà)咨詢(xún)委員會(huì )（CCITT）聯(lián)合制定的開(kāi)放系統互連參考模型，為開(kāi)放式互連信息系統提供了一種功能結構的框架。它從低到高分別是：物理層、數據鏈路層、網(wǎng)絡(luò )層、傳輸層、會(huì )話(huà)層、表示層和應用層。
 
      走進(jìn)工業(yè)以太網(wǎng)
      鑒于現場(chǎng)總線(xiàn)的標準還是基于多種現場(chǎng)總線(xiàn)標準的妥協(xié)，而多標準某種意義上講，就是無(wú)標準。人們開(kāi)始尋求新的工業(yè)通訊出路，這時(shí)候以太網(wǎng)技術(shù)映入人們的眼簾。以太網(wǎng)技術(shù)因其技術(shù)簡(jiǎn)單、開(kāi)放性好、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，在辦公和商務(wù)上的市場(chǎng)占有率非常高。一些廠(chǎng)商（例如施耐德提出了基于以太網(wǎng)＋TCP／IP的解決方案）提出了將以太網(wǎng)技術(shù)引入工廠(chǎng)設備底層，工業(yè)以太網(wǎng)也就隨之產(chǎn)生了。
 
       但是以太網(wǎng)是計算機局域網(wǎng)中最常見(jiàn)的通信協(xié)議標準，最初是為辦公自動(dòng)化的應用而設計，并沒(méi)有考慮到工業(yè)現場(chǎng)環(huán)境的需求，例如高溫、低溫、防塵燈問(wèn)題，所以以太網(wǎng)不能直接用于工業(yè)現場(chǎng)。智庫百科認為，工業(yè)以太網(wǎng)是指在工業(yè)環(huán)境的自動(dòng)化控制及過(guò)程控制中應用以太網(wǎng)的相關(guān)組件及技術(shù)。工業(yè)以太網(wǎng)采用TCP／IP協(xié)議，和IEEE 802．3標準兼容，但在應用層會(huì )加入各自特有的協(xié)議。從定義角度而言，工業(yè)以太網(wǎng)也是現場(chǎng)總線(xiàn)中的一種，就如同現場(chǎng)總線(xiàn)的各種協(xié)議一樣。
現場(chǎng)總線(xiàn)和工業(yè)以太網(wǎng)介紹
 
       正如以太網(wǎng)適合于信息管理、信息處理系統一樣，工業(yè)以太網(wǎng)在工廠(chǎng)管理、車(chē)間監控等信息集成領(lǐng)域也應用的很多。工業(yè)以太網(wǎng)最大的優(yōu)勢在于：可以滿(mǎn)足控制系統各個(gè)層次的要求，使得企業(yè)的信息網(wǎng)絡(luò )和控制網(wǎng)絡(luò )能夠實(shí)現統一；以太網(wǎng)容易實(shí)現網(wǎng)絡(luò )集成，速度快，開(kāi)發(fā)技術(shù)廣泛，硬件升級范圍廣，價(jià)格低廉，容易獲得眾多廠(chǎng)商的支持。
 
       但是以太網(wǎng)是一種隨機網(wǎng)絡(luò )，具有通信不確定性的特點(diǎn)，這使得工業(yè)以太網(wǎng)一度被打上“難以勝任高速實(shí)時(shí)性數據通信”的標簽。為此，世界上的各大公司紛紛轉向研究基于以太網(wǎng)的通信確定性和實(shí)時(shí)性的問(wèn)題，并取得了一些成就。目前比較有影響力的實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)有：西門(mén)子的PROFINET、倍福的EtherCAT、貝加萊的Powerlink、橫河Yokogawa的VNET／IP、東芝Toshiba的TCnet、施耐德的Modbus－IDA、浙大中控的EPA等。
 
       總得來(lái)講，工業(yè)現場(chǎng)的網(wǎng)絡(luò )通信經(jīng)歷了從現場(chǎng)總線(xiàn)到工業(yè)以太網(wǎng)，再到實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展過(guò)程。根據瑞典網(wǎng)絡(luò )專(zhuān)家HMS公司的最新調查數據顯示，在2016年間，現場(chǎng)總線(xiàn)的安全節點(diǎn)數量占整個(gè)市場(chǎng)的48％，相比2015年的58％市場(chǎng)占比有較大的下降，而工業(yè)以太網(wǎng)的市場(chǎng)占比則從38％上升為46％。行業(yè)分析人士稱(chēng)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)4.0等戰略的發(fā)展推動(dòng)了越來(lái)越多的工業(yè)設備實(shí)現互聯(lián)互通，不過(guò)工業(yè)網(wǎng)絡(luò )通信市場(chǎng)依舊呈現碎片化。
 
       好了，以上內容就是飛暢科技關(guān)于現場(chǎng)總線(xiàn)和工業(yè)以太網(wǎng)的相關(guān)詳細介紹，希望能對大家有所幫助！飛暢科技，專(zhuān)業(yè)做光端機、光纖收發(fā)器、工業(yè)交換機、協(xié)議轉換器的廠(chǎng)家，自主研發(fā)品牌，歡迎前來(lái)了解、交流。咨詢(xún)熱線(xiàn)：0571-8700-7140，400-0505-571。
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