现场总线、以太网和两者合并的真相
现场总线和工业以太网
一、什么是现场总线二、现场总线的技术特点与优点三、现场总线的产生与发展趋势四、以太网与工业控制网络五、工业以太网什么是现场总线 现场总线是应用在生产现场、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现场总线是通信网络位于生产控制现场和网络结构的底层 现场总线是低带宽的控制网络它与上层的Internet、企业内部网Intranet相连构成企业综合自动化的通信网络平台现场总线对控制系统带来的革命 基地式仪表控制系统单元组合式模拟仪表控制系统集中式数字控制系统集散控制系统DCS、PLC基于现场总线的分散控制系统各阶段测控仪表能力指数现场总线开放标准数字DCS电动单元气动、模拟模拟按回路运行按过程运行过程优化管控一体化五十年代1960 1980 1998数字/模拟混合测控能力指数与一般通信技术的区别一般通信技术只是能实现信息的传输现场总线是一种控制系统框架一种全新的控制系统结构，即：现场总线还包括网络上的所有设备能够进行信息互访与互换总线上的设备之间能够进行互操作和系统集成现场总控制系统FCS采用开放式数字通信网络突破传统DCS中的专用通信网络结构网络集成的测量控制系统单个分散的测量控制设备变成网络节点现场总线为纽带构成共同完成任务的网络系统与控制系统实现现场测量控制设备之间的信息共享返回本章首页2.1 FCS的结构特点Multi-Controllers AOPIDAIPIDAOAI DCS FCS2.2 现场总线系统的技术特点 全数字通信多分支结构系统的开放性互可操作性和互用性现场设备的智能化与功能自治性系统结构的高度分散性对现场环境的高度适应性全数字通信抗干扰能力和鲁棒性都比较高，传输精度也得到显著提高信号的检错、纠错机制得以实现可进行多参数传输，消除了模拟信号的传输瓶颈 现场设备的测量、控制信息以及其他非控制信息如设备类型、型号、厂商信息、量程、设备运行状态等都可以通过一对导线传输到现场总线网络上的任何智能设备，如中央控制器等。
现场总线与工业以太网CAN总线课件
基金会现场总线主要应用于 化工、石化、冶金等领域； LonWorks总线主要应用于 楼宇智能化、家庭自动化等 领域；Profibus总线主要应 用于制造业、流程工业等领 域；而Modbus总线则广泛 应用于工业自动化领域。
Profibus总线的传输速率范 围为9.6k～12Mbps，是传 输速率最高的总线； LonWorks总线的传输速率 范围为78k～1.5Mbps；基 金会现场总线的传输速率范 围为12k～150kbps；而 Modbus总线的传输速率范 围为1200～9600bps。
随着总线技术的不断发展，网络安全问题也日益突出。为了解决这一问
题，需要加强网络安全防护措施，如加密通信、访问控制等。
02 03
不同总线协议的兼容性问题
目前存在多种总线协议，不同协议之间的兼容性问题给应用带来了困扰 。为了解决这一问题，需要加强不同总线协议之间的互联互通，提高兼 容性。
总线设备的互操作性
02
工业以太网的发展前景良好，随着工业自动化和网络技术的不
断发展，将有更大的应用空间。
CAN总线在汽车和工业自动化领域的应用前景仍然广阔，但面
03
临技术更新和市场变化的挑战。
06
总线技术的未来发展趋势与挑战
总线技术的未来发展趋势
1 2 3
向工业4.0和智能制造发展
未来的总线技术将更加注重与工业4.0和智能制 造的融合，实现更加智能化、自动化的工业生产 。
LonWorks总线和基金会现 场总线都支持多个节点的连 接，最多可连接64个节点； 而Profibus总线和Modbus 总线则支持多个主站和从站 之间的连接，最多可连接 127个节点。
03
工业以太网技术概述
工业以太网的概念
工业以太网技术有望统一现场总线
工业以太网技术有望统一现场总线现场总线技术远早于工业以太网技术的应用，因此，今天看来，工业以太网的发展对现场总线的影响，并非当时人们对其能力的估计不足，也并非各自动化产品厂商为了保有竞争优势的有意疏漏，十年前，以太网的速度、稳定性、可靠性与今天的水平可谓天壤之别，而作为工业控制领域，永远不会改变的是力求稳定可靠，不求新求异，这是最不错的原则。
然而，工业以太网技术作为后起之秀，迅速抢占着其它总线形式的市场，推动其发展的两大动力是：光纤环网的应用分布智能装置仪表光纤环网解决了两大问题：第一，轻松解决了在化工、矿业等极端条件的本质防爆问题，这一下子将以太交换设备向前推动了一个层次，使以太网可以到达工业现场层，第一次成为真正的Field Bus；第二，通过环网的冗余提高以太交换的可靠性，从而使工业以太网第一次可以应用对可靠性要求较高的应用环境中。
而分布智能的装置仪表，解决了所谓以太传输时滞不确定性的诟病。
首先，光纤环网的千兆交换速度，已经使绝大部分工业控制数据在可接受的时间内交换，对于大部分的工业生产信息，在100ms的时滞都是可以接受的。
而如果所有的控制均需要通过集中的方式进行，显然这个时滞又太大了。
可喜的是，工业控制装置和智能仪表正在向分布式发展。
这种发展趋势，导致大量的本地控制指令不需要通过冗长的总线来传输，而是由仪表或装置的本地计算完成，这就不需要通过数据交换的方式苛刻地要求工业以太网的确定时延。
虽然SUPCON是以DCS为主要硬件产品的厂商，但SUPCON却大力倡导工业以太网和现场总线技术。
集散控制系统本身之所以要集中管理，实际上正是现场总线应用不足而导致的。
一旦现场总线技术的应用可以普及，集散控制系统千百条冗长的信号线就变得即复杂，又具有风险。
比如大家都知道的老鼠，保护一根总线的成本远比保护千百条信号线的成本低得多。
所以，工业以太网的下一个革命将革新现在的集散控制系统的技术架构。
虽然目前还有大量的现场总线标准，但没有任何一种标准比工业以太网更具生命力。
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。
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张小只智能机械工业网张小只机械知识库工业以太网将会取代现场总线 近日，某位读者在一篇题为《工业以太网十大谜题》的文章下面，评论工业以太网与现场总线网络具有同等可靠性，且其性能更强，正越来越多地取代现场总线网络。
该质疑以太网替代现场总线的议论引发了一场关于这两种通信技术应用和地位的有趣讨论。
作为回应，新加坡爱默生过程管理公司主管JonasBerge指出：在谈论以太网取代现场总线的时候必须非常谨慎，因为现场总线有两种截然不同的级别：H1现场总线和H2现场总线。
H2现场总线用于普渡参考模型1-1/2级控制系统和底层包单元PLC、远程I/O、驱动器、电机启动器、MCC以及无线网关之间通信，包括Modbus/RTU、Profibus-DP 和DeviceNet等协议。
毫无疑问，他们的以太网对应产品-Modbus/RTU、Profibus-DP 和DeviceNet现在是越来越受欢迎。
然而，H1现场总线却完全不同。
H1现场总线用于普渡模型1级传感器和执行机构，主导连接技术为电路模拟4-20mA和离散开/关信号。
我们还需要能够到达传感器和执行机构的数字通信。
应用于磁和Coriolis流量计量以及电致动器/电动阀电的以太网产品少之又少。
但是，以太网大有取代4-20mA和开/关信号的趋势。
而对于普渡模型1级智能压力/温度/级别/接口级发射装置、涡街流量计、pH/传导性/电流分析仪、控制阀定位器和智能开/关阀之间的数字通信，以太网貌似并没有用武之地。
另外，一些工厂也有采用某个H1级现场总线协议，如基金会总线H1、Profibus-PA、AS-I、IO-link或CompoNet提供数字通信，这一领域也没有看到以太网和现场总线竞争的痕迹。
毫无疑问，H1现场总线和以太网可以相互补充消除4-20mA。
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融合的技术路径
现场总线与工业以太网融合的技术路径现场总线与工业以太网融合的技术路径随着工业自动化和智能制造的快速发展，现场总线与工业以太网的融合成为了实现工业4.0的关键技术之一。
现场总线技术以其简单、可靠、成本效益高的特点，在工业自动化领域得到了广泛应用。
而工业以太网则以其高速、大容量、易于扩展的优势，在现代工业通信中扮演着越来越重要的角色。
本文将探讨现场总线与工业以太网融合的技术路径，分析其发展趋势和实现策略。
一、现场总线与工业以太网概述现场总线是一种用于工业自动化领域的数字通信网络，它连接了现场设备与控制系统，实现了设备之间的数据交换和控制命令的传输。
现场总线技术具有实时性、可靠性和抗干扰性强的特点，能够满足工业现场复杂环境的要求。
工业以太网则是基于传统以太网技术发展起来的，专门用于工业环境的网络通信技术。
它继承了以太网的高速、大容量、易于扩展等优点，同时针对工业环境的恶劣条件进行了优化，如增强了抗电磁干扰能力、提高了设备的稳定性和可靠性。
二、融合技术的必要性与挑战随着工业自动化水平的不断提升，对现场通信网络的要求也越来越高。
现场总线虽然在实时性和可靠性方面表现优异，但其数据传输速率相对较低，难以满足日益增长的数据传输需求。
而工业以太网虽然传输速率高，但在实时性和可靠性方面尚需进一步提升。
因此，将两者的优势结合起来，实现现场总线与工业以太网的融合，成为了满足现代工业自动化需求的有效途径。
然而，融合技术的发展面临着诸多挑战。
首先是技术兼容性问题，不同的现场总线和工业以太网标准之间存在差异，需要通过技术手段实现互联互通。
其次是性能优化问题，如何在保证实时性和可靠性的同时，提高数据传输速率和网络容量，是融合技术需要解决的关键问题。
此外，还有成本控制问题，融合技术的研发和部署需要考虑成本效益，以确保其在工业领域的广泛应用。
三、融合技术的关键技术实现现场总线与工业以太网的融合，需要依赖一系列关键技术。
这些技术包括但不限于：1. 协议转换技术：通过协议转换器，将现场总线的数据包转换为工业以太网的数据包，或者反之，实现不同网络之间的数据交换。
现场总线与工业以太网CAN总线
现场总线的应用领域
1 工业自动化
现场总线广泛应用于工业 自动化领域，可以连接各 种传感器、执行器和控制 设备。
2 智能建筑
现场总线可用于实现智能 建筑系统，如自动调光、 空调控制和安防监控。
3 交通运输
现场总线在交通运输领域 中用于车辆控制、交通信 号控制和智能交通管理。
工业以太网CAN总线的定义和特点
什么是工业以太网CAN总线
工业以太网CAN总线是一种用于工业控制系统的 高速通信协议，具有分布式控制和实时性的特 点。
特点
工业以太网CAN总线具有高可靠性、抗干扰性强、 支持多主控制的特点，适用于复杂的工业环境。
工业以太网CAN总线的应用领域
1 汽车制造
工业以太网CAN总线广泛应用于汽车制造领域，用于车辆控制和数据通信。
现场总线
优势：实时性好、可扩展性强 劣势：系统复杂、通信速率较低
工业以太网CAN总线
优势：通信速率高、可靠性强 劣势：系统复杂性较低
结论和总结
现场总线和工业以太网CAN总线都是用于工业自动化领域的通信协议，根据实 际需求选择合适的协议对于构建可靠的控制系统至关重要。
现场总线与工业以太网 CAN总线
现场总线和工业以太网CAN总线是工业领域中常见的通信协议。本次演讲将深 入探讨它们的定义、特点、应用领域以及比较优劣。
现场总线的定义和特点
什么是现场总线
现场总线是一种用于工业自动化中的数字通信协议，允许多个设备共享同一通信线路。
特点
现场总线具有实时性好、可扩展性强、可靠性高的特点，能够支持复杂的工业控制系统。
2 工业自动化
工业以太网CAN总线可用于工业自动化系统的设备连接和实时通信。
3 能源监控
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。
Ethernet与现场总线
Ethernet与现场总线引言随着以知识经济为特征的信息时代的到来和现代工业文明的发展，企业综合自动化在现代工业大生产中的作用也越来越重要，它把工厂内各个孤立的局部自动化子系统在新的管理模式与工艺指导下，综合运用信息技术、自动化技术、计算机网络及其支持软件技术等有机地结合起来，构成一个完整的系统，对生产过程的物质流、管理过程的信息流、决策过程的决策流进行有效的控制和协调，以适应新的竞争形势下市场对生产管理过程提出的高质量、高速度、高灵活性和低成本的要求。
工业控制网络作为工业企业综合自动化系统的基础，从结构上看可分为三个层次：即管理层、监控层和现场设备层。
如图1所示。
其中，最上层的企业管理层网络，主要用于企业的计划、销售、库存、财务、人事以及企业的经营管理等方面信息的传输。
管理层上各终端设备之间一般以发送电子邮件、下载网页、数据库查询、打印文档、读取文件服务器上的计算机程序等方式进行信息的交换，数据报文通常都比较长，吞吐量较大，而且数据通信的发起是随机的、无规则的，因此要求网络必须具有较大的带宽。
管理层层网络主要由快速Ethernet（100M、1G、10G等）组成。
中间的制造执行层网络主要用于监控、优化、调度等方面信息的传输，其特点是信息传输具有一定的周期性和实时性，数据吞吐量较大，因此要求网络具有较大的带宽，以前由专用网络如令牌网组成，如今这一层网络则主要由传输速率较高的网段（如10M、100M Ethernet 等）组成。
而最底层的现场设备层网络则主要用于变送器、执行机构等现场设备之间、以及现场设备与控制室仪表之间的信息传输。
它具有以下特点：（1）传输的信息长度较小。
这些信息包括生产装置运行参数的测量值、控制量、开关与阀门的工作位置、报警状态、设备的资源与维护信息、系统组态、参数修改、零点与量程调校信息等。
其长度一般都比较小，通常仅为几位（bit）或几个、十几、几十个字节（byte），对网络传输的吞吐量要求不高。
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。
以太网与现场总线的混合网络设计
文章编号:100129944(2001)0620015203以太网与现场总线的混合网络设计Ξ刘三山,万曼影(上海交通大学动力装置与自动化研究所,上海 200030)摘 要:介绍了一套现场总线与以太网混合的控制系统,这是一种全分散、全开放的控制网络。
尝试地设计了一个高速现场总线与上层以太网连接的网关,该网关可用于采用高速现场总线的过程自动化控制网络。
关键词:现场总线;以太网;控制系统;FCS;DCS中图分类号:T P393.03 文献标识码:B1 引言计算机和网络技术的飞速发展,引起了自动化系统结构的变革,产生了一种新型的控制系统即现场总线控制系统(F ieldbus Contro l Syste m, FCS)。
它与传统的集散控制系统(D istributed Contro l Syste m,DCS)相比,具有全开放、全分散、互操作等优点。
但是,现场总线技术目前还具有很大的局限性,首先是目前的现场仪表和设备的计算能力和信息处理能力较低,而复杂的控制功能仍集中在一台控制计算机上,不能实现全分散控制,仍然存在风险集中的现象。
其次,现场总线仅仅作为系统的一个组成部分,位于系统的底层,不足以实现系统的全开放结构。
IEC61158标准包括8种类型的现场总线,有些未成为标准的现场总线也已经占有很大的市场,而不同现场总线产品不能实现互操作。
因此,要实现现场总线技术的应用和发展,必须考虑现有现场总线产品系统集成的问题。
本文提出一种现场总线与以太网混合的网络,实现了全分散全开放。
2 现场总线与以太网的混合控制网络图1是一个典型的过程控制网络:最底层的现场总线连接着各类现场智能仪表,包括各种变送器、测量仪表及调节阀等。
低速现场总线通过耦合器连到高速现场总线上,并作为它的一个节点。
管理现场仪表和FCS的上位机组成上层以太网。
FCS通过网关(Gate w ay)与上位管理系统相连,把工业现场的各种参数及数据传送到上级管理网络,为管理层决策者提供第一手资料。
如何实现以太网与现场总线控制网络的集成
如何实现以太网与现场总线控制网络的集成
张玉春;杨成峰;曹海英;孟峰峰
【期刊名称】《电器工业》
【年(卷),期】2007(000)011
【摘要】随着现场总线控制网络的发展，信息管理决策层需要了解的底层信息会越来越多，如果采用以太网的TCP／IP技术，就会大大的提高数据的传输效率，从而提高工业控制要求的实时性。
以太网（EHTERNET）是目前应用最为广泛的局域网，先进的技术、低廉的价格、高度的灵活性和可靠性，使其在当前的网络中变得颇为流行，现已成为现代计算机高速网络的支撑技术，同时，TCP／IP协议还确保了数据的完整性和可靠性，因此控制网络与以太网络的集成也就势在必行。
【总页数】3页(P62-64)
【作者】张玉春;杨成峰;曹海英;孟峰峰
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TP273
【相关文献】
1.现场总线控制网络与数据网络的集成 [J], 周耿烈;胡赤兵;吕红梅;刘瑞玲
2.现场总线控制网络与网络集成 [J], 张俊纪;于黎;张虹敏
3.现场总线控制网络与数据网络的集成 [J], 周耿烈;胡赤兵;吕红梅;刘瑞玲
4.现场总线控制系统以太网冗余实现方法 [J], 陈杰;蒋济友;刘春雷;雷玉常;万平
5.Silicon Laboratories推出高集成度以太网络供电控制器——Si3400代表公司正式进入成长中的以太网络供电市场 [J],
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工业以太网与现场总线的有机结合
工业以太网与现场总线的有机结合以太网的引入将为控制系统的后续发展提供可能性，用户在技术升级方面无需独自的研究投人，对于这一点，任何现有的现场总线技术都是无法比拟的。
同时，机器人技术、智能技术的发展都要求通信网络具有更高的带宽和性能，通信协议有更高的灵活性，这些要求以太网都能很好地满足。
虽然工业以太网在一些行业的应用上已经真正实现了一网到底，但对于另一些行业，现场总线和工业以太网将会并存多年。
现场总线和工业以太网是当前工业控制应用中普遍采用的两个技术。
虽然多种现场总线技术之间存在互不兼容，不同公司的控制器之间不能实现高速实时数据传输，以及信息网络存在协议上的鸿沟等导致的自动化孤岛等问题。
但在控制网络中，网络故障的快速恢复、本质安全等问题依然是制约以太网全面应用的主要障碍。
因此，一般在设备层仍然广泛地采用了现场总线技术，而工业以太网应用主要集中在制造执行层与设备层之间。
这样既减少了用户的投资风险，又保护了用户的已有设备和技术投资。
可以预计，现场总线与工业以太网混存的状态还会持续相当长的时间。
不过，可以肯定的是，以太网已经成为工业现场不可逆转的存在。
从目前国际、国内工业以太网技术的发展来看，目前工业以太网在制造执行层已得到广泛应用，并成为事实上的标准。
未来工业以太网将在工业企业综合自动化系统中的现场设备之间的互连和信息集成中发挥越来越重要的作用。
现场总线技术由于难以形成统一的标准，因而在很大程度影响了它的推广应用。
另外单一的现场总线显然无法完成复杂的信息管理功能，这使其与信息网络的集成变得十分自然。
传统商用以太网是当今应用最广泛的通信技术，具有诸多优点。
但是，以太网被认为是一种非确定性的网络，不能满足实时性要求，也不符合工业现场恶劣环境要求。
随着工业以太网的发展，通信确定性与实时性、稳定性与可靠。
什么是现场总线,什么是工业以太网
在工作中，很多新人问我究竟什么是现场总线，什么是工业以太网，对于刚入行的新人来说是比较难理解，我这里尽量采用通俗的讲法给大家解释一下现场总线和工业以太网。
现场总线技术是20世纪80年代中期在国际上发展起俩的一种工业控制技术。
通俗地讲，现场总线就是用在现场的总线技术，和计算机内部的总线概念一样，但是由于现场的特殊环境（如温度，安装条件，干扰等等），不同余计算机通常用于室内，为了区别，所以我们把这种总线称为现场总线。
做过PLC的人都知道，如果现场有100个I/0点，我们就需从PLC柜引超过100根的电线到现场，如果是1000个呢？？所以有人就想，能不能把这些所有的点用一根电缆都连接起来呢？不错，现场总线就实现了这种功能。
它及大方便了布线。
还有一点，现场总线把原先PLC要实现的功能分散到了现场设备/仪表。
还有一点很重要：现场总线采用的数字传输。
数字化是各行各业普遍的趋势。
我们的电视现在都数字化了。
工业控制也要数字化！！数字传输比较模拟量传输就很大的优势！世界就是这么奇怪，当人类自以为聪明，把问题复杂话的时候惊奇的发现0和1才是世界的本质。
现场总线技术实际上是次采用串行数据传输和连接方式代替传统的并联信号和连接方式，它依次实现了控制层和现场总线设别之间的数据传输，同时保证传输实时性的情况下实现信息的可靠性和开放性。
一般的现场总线具有以下几个特点：1、布线简单2、开放性3、实时性4、可靠性对于上面几个概念应该都比较好理解，深入的了解，大家可以参考相关资料。
工业以太网，所谓工业以太网通俗地讲就是应用于工业的以太网。
以太网是目前计算机局域网最常见的通信协议标准，但它是为办公自动化的应用而设计的，并没有考虑到工业现场环境的需求，比如高温、低温、防尘等，所以以太网不能直接应用于环境恶劣的工业现场。
所以工业以太网就随之产生了。
还有一个问题，很多人常问：为什么有那么多的现场总线协议，那么多的工业以太网协议呢？工业网络的发展经历了20多年，由于对未来的自动化控制的战略意义重大，市场潜力巨大，国际上著名的自动化设备制造商都千方百计地研发有自己特色的工业网络，各种现场总线和工业以太网相继产生。
现场总线和以太网：相辅相成 而不是互相竞争
现场总线和以太网：相辅相成而不是互相
竞争
导语：人机界面系统通过以太网去沟通中间层的可编程逻辑控制器，而同时这些可编程逻辑控制器也能通过现场总线技术连接上各种不同的传感器、电机、开关以及其他的设备。
随着以太网持续快速进入制造业，一个不久以前还被认为是不适合于工业应用的地方，也出现了大量的现场总线的运用。
技术在当代自动化的角色是时下备受关注的话题，尤其是工业以太网和现场总线技术的运用。
为了进一步研究制造业中以太网和现场总线的互补作用，现场总线是指一组由IEC61158决定的工业网络协议，于上世纪80年代开始商业运作，为工业系统组件提供实时分布式控制。
而工业以太网，同样于上世纪80年代开始商业运作，是一个最初设计为接近实时的数字网络系统。
如今，工业以太网已经被改成工业数据通信和控制的使用。
与此同时，它已经成为世界上公认的有线和无线应用网络标准。
事实上，以太网多年来的进步，使其现在可以用来运输近实时的语音和视频。
为了突出现场总线和以太网技术如何适应自动化生产系统的控件层次结构，人机界面系统通过以太网去沟通中间层的可编程逻辑控制器，而同时这些可编程逻辑控制器也能通过现场总线技术连接上各种不同的传感器、电机、开关以及其他的设备。
为了进一步明确现场总线在设备层所发挥的作用，为什么现场总线在工业程序控制中收到广泛应用。
1、从前身的控制技术到现场总线，4-20毫安电流回路模拟通信需要更多设备之间的专门布线。
西门子发布的白皮书中指出，随着工业环境中越来越多的设备需要控制，这种专门布线显得昂贵且复杂。
2、尽管4-20毫安连接比现场总线简单，但是它就只能传输一个参数。
而现场总线能连接多个。
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现场总线、以太网和两者合并的真相
继以太网和基于IP 的协议成功地取代了用于自动化的RS485 和专用同轴
电缆解决方案之后，经常出现这种推测，即以太网将取代现场总线。
同样，自
从所有类型的以太网设备都能与同一个网络连接后，常常出现这样的建议，那
就是以太网可能成为现场总线不能实现的单一协议问题的解决方案。
使用现场
总线和以太网的相互关联被极大地曲解了。
本文进一步探讨了自动化系统集成
的真实性、每种网络技术所扮演的角色以及用户处理许多运行在以太网上专用
协议的方法。
多年以来“现场总线”这个术语在许多方面经常使用，很难说出人们在使用这个词时它的真正含义。
例如，HART 是现场总线吗？Profibus 和Modus 也是现场总线吗？使用这个词时仅仅是指定义在IEC61158 中的总线吗？它仅仅和用于过程自动化或机器自动化和运动控制的总线有关吗？一种总线必
须提供本征安全的能力才称得上是现场总线吗？在过去的几年中，市场上有一种更加宽泛的定义解决了对现场总线的疑惑：现场总线可以指贯穿工厂层的
在过程中将传感器/发送器和执行器/阀门连接起来的任何自动化总线。
这还是很难理解当人们说传感器层的网络连接时他们的真正含义。
这可以指它确实和
传感器和发送器连接，但是它通常是指与按顺序连接到实际传感器的远程I/O
块相连接。
大多数现场总线协议不是专用的。
许多是基于IEC 或其他行业标准，例如用于以太网的IEEE 标准。
然而，由于容量低于以太网，因此它们看
起来相对特殊。
什么是以太网和IP？以太网这个名字也被广泛地误解了。
许多时候当问人们他们工厂中使用什么工业网络协议时，今天他们会回答是“以
太网”或“TCP/IP”，正如过去他们回答“RS485”或“RS232”一样。
这些实际上都
是错误的，因为以太网和TCP/IP 不是完整的协议堆栈，正如RS232 和RS485 不是协议一样。
然而，以太网和TCP/IP 为一些新的工业网络技术提供了基础。