有关现场总线与工业以太网的几个问题
工业以太网与现场总线技术及应用
工业以太网与现场总线技术及应用摘要：工业控制需要高速、廉价、易于集成的通信网络。
以太网就是这样的一种网络。
本文分析了工业以太网在现场总线控制系统中的应用前景,指出工业以太网的介入使现场总线能更好的满足实时控制的要求,并给出了工业以太网应用实例。
关键词：现场总线控制系统以太网 FCS一引言随着计算机和网络技术的发展，以智能化仪表和分散控制为特色的现场总线技术，把控制领域带入了一个新的时代。
它所倡导的全开放、全分散、互操作的思想，成了未来控制领域崭新的特点。
但是,目前的现场总线技术仍具有很大的局限性,在全开放、全分散控制等方面,仍存在许多需要解决的问题。
首先,在目前现场总线控制系统中,主要是低速现场总线,现场仪表和设备的计算能力和信息处理能力较低,主要用于数据采集和控制信号的输出,并实现PDI控制等一些简单的控制算法。
复杂的控制功能,如预测控制、神经网络控制、系统优化等,仍需要在PC机或工作站上实现。
其次,由于现场总线位于整个系统的最底层,只是系统的一个组成部分,仅仅现场总线仍不足以实现系统的全开放结构。
同时,目前已经出现了Profibus 、Foundation Fieldbus等几十种现场总线。
由于每种现场总线代表着不同厂商的利益,各大厂商进行了激烈的市场竞争,这些现场总线很难实现统一。
因为不同现场总线产品不能实现互操作,一旦用户选择某种现场总线,今后就会被局限于这种现场总线,再选择另一种现场总线,必须付出高昂的代价。
因此,在现场总线的迅速发展过程中，形成一个统一的协议却始终是一个争论的焦点。
为了解决以上全分散、全开放、不同协议的现场总线系统集成问题,人们开始逐步达成一个共识，即向以太网靠拢将成为今后现场总线发展的一个趋势。
二以太网进入现场总线以太网具有传输速度高、低耗、易于安装和兼容性好等方面的优势,由于它支持几乎所有流行的网络协议,所以在商业系统中被广泛采用。
它具有如下特点：(1)以太网是目前应用最广泛的计算机网络技术,它受到广泛的技术支持,因此容易获得控制领域生产厂家的认可。
现场总线与工业以太网-ProfiBus通讯技术
ProfiBus通讯技术的概述
1
类型
按传输速度分为ProfiBus DP、ProfiBus PA和ProfiBus FMS三种类型。
2
特点
传输距离长、接口方便、可靠性高、实时性好、适用性强。
3
应用领域
广泛应用于工业自动化、过程自动化以及工控网络。
现场总线和工业以太网的区别
1 支持的节点类型不同
ProfiBus适用于工厂自动化现场的传感器、执行机构等自动控制设备，而工业以太网适用 于计算机网络中的各种数据传输节点。
身技术的改进和完善，与现有工业控制网络 相结合，不断满足不同行业的自动化需求。
方便的接口
标准的RS-485接口易于连接和维护。
适用性强
适用于多种设备和场合，能适应多变的现场环 境需求。
ProfiBus在工业自动化中的应用
生产过程中的控制
ProfiBus应用广泛，如轨道交通信号控制系统，飞机 发动机控制系统，生产过程中的各种控制以及机器 人控制平台等。
物流行业中的应用
Proபைடு நூலகம்iBus应用在物流行业中，如卷烟机设备、包装设 备、包卷设备和输送带设备。
ProfiBus的未来发展趋势
1
实现更高速率
为满足控制网络不断提升的数据传输速度和容量需求，ProfiBus正在不断研发设计更高速率的 新产品，比如ProfiNet IOC。
2
支持IEEE 802标准
正在开发能够支持IEEE 802标准的ProfiBus产品，以增强ProfiBus网络兼容性和互操作性。
现场总线与工业以太网ProfiBus通讯技术
现场总线与工业以太网是工业自动化领域中最常见的现场通讯技术。本次演 示将深入探讨其中最前沿的ProfiBus通讯技术。
工业通信中的工业以太网与现场总线比较
工业通信中的工业以太网与现场总线比较工业通信是指在工业环境中实现设备之间信息传递和控制的过程。
随着工业自动化的发展，工业通信技术也得到了广泛应用。
其中，工业以太网和现场总线是两种常见的通信技术。
本文将对工业以太网和现场总线进行比较，探讨其各自的特点和适用场景。
一、工业以太网工业以太网是一种基于以太网技术的通信网络，它采用了以太网的物理层和数据链路层协议，同时也引入了一些工业特定的协议。
与普通的以太网相比，工业以太网在实时性、可靠性和稳定性方面进行了优化。
它支持高速通信和大带宽传输，能够满足现代工业环境中对数据传输速度和质量的要求。
工业以太网适用于需要高速通信和大规模连接的场景，如工业自动化、机器人控制和分布式控制系统。
它可以同时传输多个数据流，并支持实时监控和控制。
由于其基于标准的以太网协议，工业以太网具有较好的兼容性和可扩展性，易于集成和维护。
二、现场总线现场总线是另一种常用的工业通信技术，它是一种分布式控制系统中用于实现设备之间数据传输和通信的协议。
现场总线通常采用串行通信方式，将控制系统中的各种设备连接起来，通过总线传输数据和命令。
现场总线具有以下几个特点：首先，它是一种实时性较好的通信技术，能够满足工业自动化对实时监控和控制的需求；其次，现场总线采用分布式的网络结构，可以减少布线的复杂性和成本；第三，现场总线支持多主控制，可以实现多台设备之间的并行操作；最后，现场总线具有较好的抗干扰能力和可靠性，能够适应恶劣的工业环境。
现场总线适用于需要分布式控制和小范围通信的场景，如工业机械、设备监控和传感器网络。
由于现场总线采用串行通信方式，它的传输速率相对较低，适用于不需要大带宽和高速通信的应用。
三、工业以太网与现场总线的比较工业以太网和现场总线在工业通信中都有自己的优势和适用场景。
下面对它们进行比较：1. 传输速率：工业以太网的传输速率相对较高，可以达到百兆甚至千兆级别，而现场总线的传输速率一般在几十到几百kbps之间。
《现场总线与工业以太网》实验报告
《现场总线与工业以太网》实验报告
一、实验目的
1.了解现场总线和工业以太网的基本概念和特点；
2.掌握现场总线和工业以太网的通信协议和通信方式；
3.掌握现场总线和工业以太网的应用场景和优缺点。
二、实验设备
1.现场总线控制器；
2.现场总线设备；
3.工业以太网交换机；
4.工业以太网设备。
三、实验步骤
1.现场总线实验
（1）将现场总线控制器和现场总线设备连接起来；
（2）配置现场总线控制器的通信参数；
（3）测试现场总线设备的通信功能。
2.工业以太网实验
（1）将工业以太网交换机和工业以太网设备连接起来；
（2）配置工业以太网交换机的通信参数；
（3）测试工业以太网设备的通信功能。
四、实验结果
1.现场总线实验结果
（1）现场总线控制器和现场总线设备可以正常通信；
（2）现场总线通信速度较慢，但可靠性较高；
（3）现场总线适用于需要高可靠性和实时性的场合。
2.工业以太网实验结果
（1）工业以太网交换机和工业以太网设备可以正常通信；
（2）工业以太网通信速度较快，但可靠性较低；
（3）工业以太网适用于需要高速传输和大容量数据处理的场合。
五、实验分析
现场总线和工业以太网是两种广泛应用于工业自动化领域的通信技术。
现场总线通信速度较慢，但可靠性较高，适用于需要高可靠性和实时性的场合；而工业以太网通信速度较快，但可靠性较低，适用于需要高速传输和大容量数据处理的场合。
因此，在实际应用中，应根据不同的需求选择合适的通信技术。
工业现场设备互联互通问题分析及解决思路
工业现场设备互联互通问题分析及解决思路摘要信息技术与制造技术的深度融合推动智能制造、工业互联网快速发展,但目前工业领域普遍存在设备种类繁多、设备厂家多样、接口不同、通信协议多样等问题,从而导致设备间存在“信息孤岛”并不能有效地互联互通。
从工业通信技术、工业现场设备集成技术、标准化工作3个层面总结工业现场设备互联互通技术现状,分析现场设备互联互通面临的问题,在此基础上提出综合OPC UA、信息模型、平台化网关设备等的互联互通解决思路,形成标准化、可复用互联互通解决方案。
关键词：工业现场设备; 互联互通; 工业通信; 现场设备集成; 智能制造0 引言近年来,新一代信息技术与制造业正在逐步走向深度融合,也推动智能制造、工业互联网快速发展。
实现工业现场设备之间以及现场设备与信息系统的互联互通是实施智能制造、工业互联网的基础条件和基本前提,没有现场设备互联互通就意味着工业应用缺乏现场数据支撑,工业云、工业大数据也将成为无源之水。
但目前工业领域存在传统制造装备信息化程度不高、现场设备种类繁多、不同厂商设备使用的通信接口各不相同、工业通信协议多样等问题,导致异构网络并存,存在较多“信息孤岛”或“不能充分互联互通的信息孤岛”。
在工程实施层面,需大量时间、精力与人力成本用于现场设备互联互通,且在不同企业、工业场景需要重新开展现场设备的互联互通,导致工作量巨大,因此急需标准化、可复用的现场设备互联互通解决方案。
1 设备互联互通的含义IEC TR 62390《通用自动化设备行规导则》[1]定义了基于行规的设备的兼容性等级,以使设备处于相同的通信平台,并按等级区分设备之间确定的兼容性程度和互操作性程度。
在该标准中中,设备的兼容性等级可分为不兼容、共存、互联、互通、互操作和互换(见图1)。
图1图1 设备兼容性等级通常说的设备互联互通包含了上述互联、互通、和互操作3个层面的含义。
互联是指使用相同的通信协议、通信接口和数据访问,在网络连接的情况下能保证设备之间的数据传输,但无法确保对方能够理解传输数据的语法和语义;互通是指设备之间能够传送参数,即除了通信协议、通信接口和数据访问外,设备之间参数的数据类型也是相同的,即互相能够理解传输数据的语法,但无法保证语义的确定性[2];互操作是指设备能够在一个或多个分布式应用程序中一起工作,并完成特定任务,传输信息具有语法和语义的确定性。
现场总线与工业以太网总线知识概述
现场总线与工业以太网总线知识概述1. 简介现场总线和工业以太网总线是现代工业自动化中常用的通信协议，用于实现工业设备之间的数据交换和联网。
本文将对现场总线和工业以太网总线的基本概念、特点、应用、优缺点等进行概述。
2. 现场总线概述2.1 定义现场总线是一种用于工业现场设备之间数据交换和通信的网络协议，它通过将控制和信号传输集成到一根通信线上，实现设备的多对多通信。
2.2 特点•高可靠性：现场总线具有高抗干扰性和冗余技术，能够保证数据的可靠传输。
•简化布线：现场总线使用单根通信线连接多个设备，减少布线工作量。
•实时性强：现场总线能够实现实时数据交换和控制，满足工业自动化的要求。
•易于扩展：现场总线支持设备的插拔，方便系统的扩展和维护。
2.3 应用现场总线广泛应用于工业自动化领域，用于实现工业控制系统中各个设备之间的通信和数据交换。
常见的现场总线协议有Profibus、DeviceNet、Modbus等。
3. 工业以太网总线概述3.1 定义工业以太网总线是基于以太网技术的通信协议，用于实现工业现场设备之间的高速数据交换和通信。
3.2 特点•高带宽：工业以太网总线支持高速数据传输，满足对数据通信速度要求较高的应用场景。
•灵活可靠：工业以太网总线支持灵活的拓扑结构和冗余技术，能够满足复杂工业环境中的通信需求。
•开放性强：工业以太网总线基于标准以太网协议，具备良好的兼容性和互操作性。
•易于集成：工业以太网总线可以与现有的以太网设备和IT系统进行无缝集成。
3.3 应用工业以太网总线在工业自动化领域得到广泛应用，特别是在大规模工业控制系统中。
常见的工业以太网总线协议有Ethernet/IP、Profinet、EtherCAT等。
4. 现场总线与工业以太网总线的比较4.1 网络结构现场总线采用集线器或总线控制器连接多个设备，形成总线型拓扑结构；而工业以太网总线通常采用交换机连接设备，形成星型或树型拓扑结构。
4.2 通信速度工业以太网总线的通信速度较快，可达到千兆位级别，适用于对通信速度要求较高的场景；而现场总线的通信速度较慢，一般在10M或100M的范围内。
现场总线与工业以太网及其应用技术
“现场总线和工业以太网之间的转换是可能的，但是需要使用相应的转换设 备或者转换软件来实现。”
“在选择合适的通信协议时，需要考虑控制系统的具体需求和实际情况，包 括设备的成本、通信距离、数据传输速率、可靠性等方面的需求。”
这些摘录不仅可以帮助读者理解现场总线和工业以太网的基本概念和技术， 还可以帮助读者了解这些技术在现代工业控制网络中的应用和优势。这本书还提 供了大量的应用案例，这些案例可以帮助读者更好地理解和应用所学到的知识。
“Modbus是一种非常流行的现场总线协议，它可以支持多种不同类型的数据 传输，包括ASCII、二进制和RTU格式。”
“Profinet是一种基于以太网的工业自动化通信协议，它可以在TCP/IP网络 上实现实时的数据传输。”
“对于一个典型的工业控制系统来说，控制器、传感器和执行器之间的距离 可能会非常远，这需要使用合适的通信协议来实现远距离通信。”
《现场总线与工业以太网及其应用技术》是一本非常值得一读的书。它既提 供了关于现场总线和工业以太网的基本知识，又展示了这些技术在现代工业中的 应用现状和发展趋势。通过阅读这本书，我对这个领域有了更深入的了解，也有 了更全面的认识。这不仅丰富了我的知识库，也提升了我对现代工业自动化的理 解和分析能力。
通过阅读这本书，我对现场总线和工业以太网的应用有了更为清晰的认识。 我了解到，这两种网络技术在现代工业自动化和过程控制领域发挥着越来越重要 的作用。它们的出现，大大简化了复杂的网络结构，提高了系统的稳定性和可靠 性。特别是在实现远程监控和维护方面，这两种技术提供了极大的便利。
我也对现场总线和工业以太网的技术发展趋势有了新的认识。随着新技术的 不断发展，这两种网络技术也在不断演进和完善。例如，对于工业以太网而言， 其正在向更高速度、更远距离、更灵活的方向发展；而对于现场总线而言，其正 在追求更开放、更智能、更安全的特点。这些发展趋势，为我提供了新的视角和 思考。
现场总线与工业以太网
现场总线与工业以太网现代工业领域的通信技术在不断发展，为了满足工业自动化的需要，现场总线和工业以太网成为了两种主流的通信技术。
本文将从介绍两者的定义、特点、应用领域等方面进行论述，以帮助读者更好地理解现场总线和工业以太网的区别与联系。
一、现场总线的定义现场总线，顾名思义，是指在工业现场中用于连接各种现场设备和传感器的通信技术。
它采用串行通信方式，将各个设备连接到统一的总线上，使得各个设备可以进行数据的交互和通信。
现场总线常见的标准有Profibus、Modbus、CAN等。
二、现场总线的特点1. 高可靠性：现场总线采用多级冗余和容错技术，能够提供稳定可靠的通信环境，抵抗电磁干扰和噪声的干扰。
2. 实时性强：现场总线通信速率快，能够满足对实时性要求较高的工业自动化应用。
3. 灵活性高：现场总线支持多种拓扑结构，可根据现场设备的不同需求进行灵活搭配，具有良好的扩展性和可调整性。
4. 成本相对较低：现场总线技术成熟，设备价格相对较低，适用于中小型工业系统。
三、现场总线的应用领域现场总线广泛应用于工业自动化控制系统、传感器和执行器的连接以及数据采集等领域。
例如，在工厂生产线上，通过现场总线可以实现对各个设备的监控和控制，提高生产效率和质量。
四、工业以太网的定义工业以太网是指将以太网技术应用于工业自动化领域的通信网络。
它基于以太网标准，通过对物理层接口和网络协议的改进，使得以太网能够适应工业环境的要求，提供可靠的通信服务。
五、工业以太网的特点1. 高带宽：工业以太网支持高速数据传输，能够满足工业自动化中对大数据量的实时传输需求。
2. 网络结构灵活：工业以太网具有良好的可扩展性和灵活性，支持各种网络拓扑结构，满足不同工业场景的需求。
3. 兼容性强：工业以太网基于以太网标准，与传统以太网兼容，可以与企业内部的办公以太网进行连接。
4. 安全性高：工业以太网提供各种安全机制和协议，保护工业控制系统的安全和隐私。
六、工业以太网的应用领域工业以太网被广泛应用于诸如工厂自动化、能源管理、交通运输、智能建筑等领域。
现场总线CANopen与工业以太网总线知识概述
1 2 3 4 5 6
PROFILE POSITION MODE(标准位置模式) HOMING MODE(回原点模式) INTERPOLATED POSITION MODE(插补位置模式) PROFILE VELOCITY MODE(标准速度模式) PROFILE TORQUE MODE(标准转矩模式) VELOCITY MODE(速度模式)
SDO报文格式
*
现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCAT
SDO报文格式
水现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCAT *
SDO应用举例
*
现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCAT
预定义报文或者特殊功能对象
同步（SYNC） 时间标记对象（TimeStamp） 紧急事件（Emergency） 节点/寿命保护（Node/Life guarding）
➢ PDO通讯参数：包含哪个COB-ID将被PDO使用，传输类型 ，禁止时间和定时器周期
➢ PDO映射参数：包含一个对象字典中对象的列表，这些对象 映射到PDO里，包括它们的数据长度（in bits）。生产者和 消费者必须知道这个映射，以解释PDO内容
PDO消息的内容是预定义,映射应用对象到PDO中是在 设备对象字典中描述的。
*
现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCAT
CANopen概述
（6）可使用多种线缆和连接器； （7）数据通信可采用事件驱动、远程请求、 同步传输等多种方式； （8）采用心跳报文、节点保护、寿命保护等 多种设备监控方式，有利于节点之间的可靠通 信； （9）提供典型的预定义主/从连接组，最多可 支持127个节点； （10）提供很大的灵活性，应用非常广泛。
现场总线与工业以太网国际标准综述
现场总线与工业以太网国际标准综述在工控现场中，开发和使用现场总线是为了用智能数字仪表内部所具有的数字信号替代4～20mA等模拟信号来实现控制室与现场之间的信息传输，现场总线技术最初应用于过程控制及制造业。
我们在使用了现场总线以后得到了更多的好处：例如控制功能彻底分散到现场，先进的现场设备管理功能得以实现，系统的可靠性大大提高等等。
现场总线有过不同的定义，其实质是指应用在测控现场，实现现场设备、系统管控设备之间信息交换的串行双向数字通信网络。
从这一概念出发，本文所述的应用在公路车辆、铁路列车、低压配电与控制以及机床运动控制等领域的ISO11898、IEC 61375、IEC 62026、IEC 61491等标准所定义的工业网络都可以认为是现场总线。
这种现场网络的发展从过程控制及制造业测控领域开始，以后很快发展到诸如电力监控与继电保护、楼宇自动化、环境监控、交通工具、能源管理、农业、自动测试系统、医疗仪器、机器人等各种领域，现在现场总线已经无处不在。
现场总线国际标准IEC 61158自上个世纪80年代中期开始，世界上各大控制厂商及标准化组织推出了多种互不兼容的现场总线协议标准，据不完全统计，迄今为止世界上已出现过的总线有近200种。
不同标准的现场产品不能互换，将给用户造成极大的不便。
从1984年起，IEC（国际电工委员会）/TC65（工业过程测量及控制技术委员会）和ISA（美国仪表学会）就开始了制订国际标准的工作。
但由于受到大控制厂商相互竞争的影响，国际标准的制订困难重重，商业集团为了自身的利益给国际标准的投票通过制造阻力，使得国际标准迟迟不能完成。
最终不得已在1999年12月通过了一个包含了多种互不兼容的协议的标准，即IEC 61158国际标准。
该标准包括了目前国际上用于过程工业及制造业的8类主要的现场总线协议。
Type1，IEC 61158技术规范。
这是由IEC/ISA负责制订的，曾试图使之成为统一的国际标准的一个技术规范，基金会现场总线FF的H1（低速现场总线）是它的一个子集。
超详细的工业以太网与现场总线分析
超详细的工业以太网与现场总线分析导读随着“工业4.0”战略的展开，计算机技术、通讯技术、IT技术的发展已经渗入到工控领域，其中最主要的表现就是工业现场总线技术和工业以太网技术。
其中工业现场总线技术，特别是以太网技术的广泛使用，为自动化技术带来了深刻变革。
随着“工业4.0”战略的展开，计算机技术、通讯技术、IT技术的发展已经渗入到工控领域，其中最主要的表现就是工业现场总线技术和工业以太网技术。
其中工业现场总线技术，特别是以太网技术的广泛使用，为自动化技术带来了深刻变革。
现场总线现场总线是应用在生产现场，用于连接智能现场设备和自动化测量控制系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。
它是一种工业数据总线，是自动化领域中底层数据通信网络。
控制组成01、现场总线控制系统它的软件是系统的重要组成部分，控制系统的软件有组态软件、维护软件、仿真软件、设备软件和监控软件等。
首先选择开发组态软件、控制操作人机接口软件MMI。
通过组态软件，完成功能块之间的连接，选定功能块参数，进行网络组态。
在网络运行过程中系统实时采集数据、进行数据处理、计算。
优化控制及逻辑控制报警、监视、显示、报表等。
02、现场总线的测量系统其特点为多变量高性能的测量，使测量仪表具有计算能力等更多功能，由于采用数字信号，具有高分辨率、高准确性、抗干扰畸变能力强等特点，同时还具有仪表设备的状态信息，可以对处理过程进行调整。
03、设备管理系统可以提供设备自身及过程的诊断信息、管理信息、设备运行状态信息（包括智能仪表）、厂商提供的设备制造信息。
04、总线系统计算机服务模块以客户机/服务器模式是目前较为流行的网络计算机服务模式。
服务器表示数据源（提供者），应用客户机则表示数据使用者，它从数据源获取数据，并进一步进行处理。
客户机运行在PC机或工作站上。
服务器运行在小型机或大型机上，它使用双方的智能、资源、数据来完成任务。
05、数据库它能有组织的、动态的存储大量有关数据与应用程序，实现数据的充分共享、交叉访问，具有高度独立性。
广义现场总线标准与工业以太网
由于CAN没有规定应用层和物理接口，一些组织给它制定了不同的应用层和物理接口标准构成了几种完整的现场总线协议，其中比较有名的有下文提到的DeviceNet、SDS以及CANopen等。
（2） 1999年9月IEC TC9（铁路电气设备技术委员会）发布的国际标准IEC 61375列车通信网（TCN）[5]。
WTB用于车辆之间的连接，每一车辆一个节点，WTB可有32个节点（最大62个），860m，媒体冗余，采用有护层的屏蔽双绞线、变压器隔离、曼彻斯特（Manchester）编码，速率1.5Mb/s。
由于总线长，接收信号动态范围大，解码器采用SDSP（统计数字信号处理器）。媒体访问采用主从方式，主站固定，但所有节点均有作为主站的能力，必要时（如主站失效、列车重组等）可改变主站节点。
ISO 11898 3的特点是具有总线管理功能和容错性能。在总线CAN H和CAN L之一断线、CAN H和CAN L之一对电源短路或对地短路、CAN H和CAN L相互短路及线路与终端电阻断开时均能给出指示。总线在正常状态时为差分传输，故障时转为单线传输，故障消除后又自动转为差分传输。
Type1，IEC 61158技术规范。这是由IEC/ISA负责制订的，曾试图使之成为统一的国际标准的一个技术规范，基金会现场总线FF的H1（低速现场总线）是它的一个子集。
Type2，ControlNet现场总线。美国AB公司、Rockwell开发，ControlNet International（CI）组织支持。
除了IEC 61158外，IEC及ISO还制定了一些特殊行业的现场总线国际标准。
（1） 1993年ISO/TC22/SC3（公路车辆技术委员会电气电子分委员会）发布的ISO 11898公路车辆—数字信息交换—用于高速通信的CAN以及低速标准ISO 11519。
现场总线论文——浅谈工业以太网
浅论工业以太网技术1.引言网络技术的迅速发展引发了自动控制领域的深刻技术变革，以现场总线和工业以太网技术为代表的控制网络技术是现代自动控制技术与信息网络技术相结合的产物，是下一代自动化设备的标志性技术，是改造传统工业的有力工具，也是信息化带动工业化的重点方向。
目前网络控制技术正从传统的控制网络技术——现场总线向现代控制网络技术——工业以太网技术的方向发展。
2.工业以太网的产生工业以太网是西门子公司提出的一种基于以太网通讯的一种工业用的通讯模式。
在技术上与商业以太网(即IEEE802.3标准)兼容，但在产品设计时，材质的选用、产品的强度、适用性以及实时性等方面能够满足工业现场的需要，也就是满足环境性、可靠性、安全性以及安装方便等要求的以太网。
以太网是按IEEE802.3标准的规定，采用带冲突检测的载波侦听多路访问方法(CSMA/CD)对共享媒体进行访问的一种局域网。
其协议对应于ISO/OSI七层参考模型中的物理层和数据链路层，以太网的传输介质为同轴电缆、双绞线、光纤等，采用总线型或星型拓扑结构，传输速率为10Mbps, 100Mbps, 1000Mbps 或更高。
在办公和商业领域，以太网是最常用的通信网络，近几年来，随着以太网技术的快速发展，以太网技术已开始广泛应用于工业控制领域，它是现代自动控制技术和信息网络技术相结合的产物，是下一代自动化设备的标志性技术，是改造传统工业的有力工具，同时也是信息化带动工业化的重点方向。
国内对工业以太网络技术的需求日益增加，在石油、化工、冶金、电力、机械、交通、建材、楼宇管理、现代农业等领域和许多新规划建设的项目中都需要工业以太网络技术的支持。
以太网是当今最流行、应用最广泛的通信技术，具有价格低、多种传输介质可选、高速度、易于组网应用等诸多优点，而且其运行经验最为丰富，拥有大量安装维护人员，是一种理想的工业通信网络。
首先，基于TCP/IP的以太网是一种开放式通信网络，不同厂商的设备很容易互联。
现场总线与工业以太网_CAN__总_线
ISO11783（农业和森林机械）都在美国标准J1939的基础上定 义了基于CAN应用的子协议。 ３．CAN的发展过程 尽管当初研究CAN的起点是应用于客车系统，但CAN的第 一个市场应用却来自于其他领域。特别是在北欧，CAN早已得 到非常普遍的应用。在荷兰，电梯厂商Kone在电梯上使用了 CAN总线，Philips医疗系统也使用CAN构成X光机的内部网络， 成为CAN的用户。 1992年5月，CiA“CAN in Automation”用户集团正式成立。 CiA推荐仅使用遵循ISO11898的CAN收发器。现在，在当时的 CAN网络中使用非常普遍但并不兼容的RS-485收发器已基本消 失。 从1990年中期起，Infineon公司和Motorola公司等生产 CAN模块集成器件的15家半导体厂商已向欧洲的汽车厂商提供
同时，由于CAN总线的特点，其应用范围目前已不仅局限 于汽车行业，已经在自动控制、航空航天、航海、过程工业、 机械工业、纺织机械、农用机械、机器人、数控机床、医疗器 械及传感器等领域中得到了广泛应用。
4.1
概述
4.1.1 4.1.2 4.1.3
CAN工作原理、特点 发展背景及应用情况 一个典型的工程实例
4.1.1 CAN的工作原理、特点
1． CAN 的工作原理 当CAN 总线上的一个节点(站)发送数据时，它以报文形 式广播给网络中所有节点。对每个节点来说，无论数据是否 是发给自己的，都对其进行接收。每组报文开头的11位字符 为标识符(CAN2.0A)，定义了报文的优先级，这种报文格式称 为面向内容的编址方案。在同一系统中标识符是唯一的，不 可能有两个节点发送具有相同标识符的报文。当一个节点要 向其它节点发送数据时，该节点的CPU 将要发送的数据和自 己的标识符传送给本节点的CAN芯片，并处于准备状态；当它 收到总线分配时，转为发送报文状态。
现场总线与工业以太网工业数据通信和控制网络
现场总线采用总线拓扑结构，而工业以太网可以使用多种拓扑结构，如星型、环形和树 形。
3 可靠性和实时性
现场总线具有较高的可靠性和实时性，而工业以太网在可靠性和实时性方面存在挑战， 但有不断改进的解决方案。
现场总线与工业以太网的互联方式
1
网关转换
通过网关转换，可实现现场总线和工业以太网之间的互连，实现数据的交换和通 信。
总结
现场总线与工业以太网是工业数据通信和控制领域的重要网络技术。通过了解它们的介绍、应用领域、比较和 互联方式，可以更好地应用于实际项目中。
现场总线与工业以太网工 业数据通信和控制网络
现场总线与工业以太网是用于工业数据通信和控制的两种关键总线介绍
定义与特点
现场总线是一种用于现场设备之间通信的串行通信系统，具有简单、可靠和低成本的特点。
应用领域
在工业自动化、智能交通系统和智能建筑等领域广泛应用，实现设备之间的数据交换和控制。
工业以太网介绍
定义与特点
工业以太网是一种基于以太网技术的工业网络，具 有高速、大带宽和可靠性强的特点。
应用领域
在工业自动化、远程监控与控制以及物联网等领域 广泛应用，实现高效的数据传输和通信。
现场总线与工业以太网的比较
1 传输速度和带宽
现场总线通常较慢，适合小规模系统，而工业以太网速度更快，适用于大规模系统和高 带宽需求。
Ethernet／IP协议简介
目录1．现场总线控制技术与工业以太网2.工业以太网实时性问题3．Ethernet／IP协议简介4．Ethernet／I P通信适配器硬件设计与实现5．EtherNet/IP 工业以太网优缺点及发展前景Ethernet／IP协议简介1 现场总线控制技术与工业以太网20世纪90年代以后随着现场总线控制技术的逐渐成熟，智能化与功能自治性的现场设备的广泛应用，嵌入式控制器、智能现场测控仪表和传感器等方便地接入了现场总线。
现场总线控制系统(FCS)是顺应智能现场仪表而发展起来的。
它的初衷是用数字通讯代替4--20mA模拟传输技术，但随着现场总线技术与智能仪表管控一体化(仪表调校、控制组态、诊断、报警、记录)的发展，在控制领域内引起了一场前所未有的革命。
控制专家们纷纷预言：FCS将成为21世纪控制系统的主流。
然而在控制界对FCS进行概念炒作的时候，却注意到它的发展在某些方面的不协调，其主要表现在迄今为止现场总线的通讯标准尚未统一：8种现场总线经过14年的纷争，最后IEC的现场总线标准化组织经投票，通过以下这8种现场总线成为IEC61158现场总线标准，即：FF H1，Control Net，ProfiBus，InterBus，P．Net，World FIP，Swift Net，FF之高速EtherNet即HSE。
这8种现场总线互不兼容，这也使得各厂商的仪表设备难以在不同的FCS中兼容。
此外，FCS的传输速率也不尽人意，以基金会现场总线(FF)正在制定的国际标准为例，它采用了ISO的参考模型中的3层(物理层、数据链路层和应用层)和极具特色的用户层，其低速总线H1的传输速度为31．25kbps，高速总线H2的传输速度为1 Mbps或2．5Mbps，这在有些场合下仍无法满足实时控制的要求。
又如广泛用于汽车行业的Can总线系统，其最高的传输速率为1 Mbps／40米；这些现场总线受通讯距离制约较大。
由于上述原因，使FCS在工业控制中的推广应用受到了一定的限制。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
有关现场总线与工业以太网的几个问题
——访ODVA China秘书长蔡忠勇先生
中国工控网：
商业目的促使现场总线出现了多标准并存的现象，您如何看待现场总线标准的发展，是多标准并存，抑或统一。
蔡忠勇先生：
目前多种现场总线并存的状况由来已久，IEC TC65技术委员会在制订IEC61158标准时用了大约十年时间来讨论如何用一个标准来覆盖所有标准，但没有成功，最后收纳了8个协议，而且还在不断增加。
不但如此，IEC其它分会也制订了一些现场总线标准。
这有多方面的原因，各厂商从自身利益考虑会极力推行自己的总线标准，不肯牺牲自己的利益做出很大的让步；不同的总线协议针对特定的应用领域，因而具有各自的特点，有其存在的环境和价值；技术在不断发展，新的理论、方法不断发明发现，新的总线协议还在继续产生。
所以目前看来现场总线标准不会统一，多标准并存现象将会持续。
由于不同的标准在一定意义上代表着不同的厂商利益，厂商之间市场、利益的竞争会反映到标准的推广、应用和被采纳的广度和深度，所以使得协议之间实际也存在着竞争。
那些技术相对落后，支持厂商少或者弱的协议逐步被淘汰，那些技术先进、支持厂商多而强、开放度高的协议更容易被接受，更具有生存和发展的空间。
这一点也是遵从市场经济规律的。
中国工控网：
目前现场总线的实际应用状况如何。
蔡忠勇先生：
在发达国家，现场总线技术从20世纪80年代开始出现并逐步推广，现在已经被广泛接受。
据说，2002年欧洲有40％的自动化工程项目采用了现场总线控制系统，预计到2005年将达65～70％。
在国内，现场总线首先用在外国公司在华投资的生产线，比如几乎所有外资汽车生产企业都有使用现场总线的生产线。
后来啤酒灌装、烟草加工、机械装配、产品包装等生产线也大量使用现场总线。
一些市政工程也开始使用现场总线。
应该说，现场总线技术从20世纪90年中后期引入中国，至今在技术概念上已被广泛接受，用户群和使用面迅速增加和扩大，许多自动化项目把现场总线控制作为选择方案之一，但鉴于项目一次投入成本、技术的成熟性等原因未必采用之。
另外，国内自动化工业生产企业相对国际企业来说处于弱势，虽然有一些国内企业开发了一些从站产品，但大多还是小打小闹，主要现场总线产品还是靠外国公司供货。
在没有大量国内厂商进行研制、开发、宣传、推广的前提下，现场总线技术的普及速度会受到一定影响。
这一点我们在同国际组织交流中一再重申的。
中国工控网：
我国也在积极制定中国的现场总线标准，GB/TB/JB等标准有些已经产生，您对我国现场总线标准的制定的看法和预见。
蔡忠勇先生：
我国现在这方面的工作只是把国际标准等同地转换成国内标准，还没有能力制订属于自己的标准。
经常听到这样的呼声，为什么不制订我国知识产权自主的现场总线标准？而一味采用国外标准？要制订这样的标准，必须有硬件和软件的基础，我们现在至少硬件基础还不够。
我参加过几次国际会议，知道DeviceNet 协议还在不断改进、不断发展，每年ODV A年会总有几十名专家在一起讨论、研究，国内还很难聚集起相当数量有相当技术水平的专家。
当然也不排除个别技术能力较强的企业开发内部协议的可能，逐步应用推广，到一定条件时开放，发展为标准。
这需要相当长时间的积累。
中国工控网：
工业以太网已呈现迅猛发展的势头，存在“现场总线＋工业以太网”“以太网直接进入现场”等不同观点，您的见解如何？
蔡忠勇先生：
工业网络承载的信息是多层次的，有位信息、字节信息、帧信息等，信息量大小、反应时间、传输速度、实时性要求各不相同，不同的现场总线适用于不同的现场情况，选用什么总线方案要根据实际情况而定。
工业以太网可能实现全部功能，但在经济上不会很合理。
而且以太网难以逾越信号碰撞这个障碍，在系统大、控制点多的情况下问题更明显。
因此，笔者认为，“现场总线＋工业以太网”的方案更位为合理。
中国工控网：
众多标准是否会在工业以太网标准上形成真正统一。
蔡忠勇先生：
以太网用于工业现场是一个发展趋势，FF和WorldFIP向Fieldbus Foundation HSE发展；ControlNet 和DeviceNet向EtherNet/IP发展；Interbus和Modbus向IDA发展；Profibus向PROFINET发展。
由于有不同的利益集团和现场总线厂商支持，这几个标准会同时存在、相互兼容，不会很快统一，要统一存在很大的技术难度。
比如从物理层看，EtherNet/IP的Profile同DeviceNet的Profile相同，而DeviceNet的Profile 与Profibus的Profile差别很大，ProfiNet也可能采用Profibus的Profile，所以EtherNet/IP和ProfiNet之间就很难统一。
中国工控网：
面对网络化、开放性的需求，现场总线及工业以太网在未来5年内会呈现怎样的发展、应用势头，请发表您的看法。
蔡忠勇先生：
现场总线的技术优势、使用方便性已不用置疑，从成本角度看，虽然一直有人在讲比传统控制技术要低，特别是连接电缆的成本大大降低，还有系统的安装调试、维护成本降低，整个系统的成本也随之降低。
但是，由于现场总线还是一项新技术，分摊的研发成本较高，用户未普及，生产量低，使产品成本较高，使用户的一次性投入也高，当高出传统控制系统一定成度时用户就难以接受，这限制了现场总线被选用。
随着使用的普及，研发成本消化，生产成本降低，尤其是国内企业大量研制、生产出相应产品之后，现场总线产品成本将大幅度降低，自动化项目会普遍使用。
相信这种情况定将在5年内出现。
届时，能连接现场总线的产品才有好的市场。