以太网与PROFIBUS-DP

工业以太网总线和我们现在使用的局域网是一致的，它采用统一的TCP/IP协议，避免的不同协议间通讯不了的困扰，它可以直接和局域网的计算机互连而不要额外的硬件设备，它方便数据在局域网的共享，它可以用IE浏览器访问终端数据，而不要专门的软件，它可以和现有的基于局域网的ERP数据库管理系统实现无缝连接，它特别适合远程控制，配合电话交换网和GSM，GPRS无线电话网实现远程数据采集，它采用统一的网线，减少了布线成本和难度，避免多种总线并存。工业以太网总线正因为有诸多的优点，在国内外逐步得到了迅速的普及，现在已经有大量的配套产品在使用中。如工业以太网HUB，工业以太网防火墙产，工业以太网关，以太网转RS232/RS485设备，以太网A/D模块，以太网D/A模块，以太网AI模块，以太网AO模块，以太网DI模块，以太网DO模块及复合功能模块。

一个典型的工厂自动化系统应该是三级网络结构。基于现场总线PROFIBUS-DP/PA控制系统位于工厂自动化系统中的底层，即现场级与车间级。现场总线PROFIBUS是面向现场级与车间级的数字化通信网络。

（1）现场设备层：主要功能是连接现场设备，如分散式I／O．传感器．驱动器．执行机构．开关设备等，完成现场设备控制及设备间连锁控制。主站（PLC．PC机或其它控制器）负责总线通信管理及所有从站的通信。总线上所有设备生产工艺控制程序存储在主站中，并由主站执行。

（2）车间监控层：车间级监控用来完成车间主生产设备之间的连接，如一个车间三条生产线主控制器之间的连接，完成车间级设备监控。车间级监控包括生产设备状态在线监控．设备故障报警及维护等。通常还具有诸如生产统计．生产调度等车间级生产管理功能。车间级监控通常要设立车间监控室，有操作员工作站及打印设备。车间级监控网络可采用PROFIBUS－FMS，它是一个多主网，这一级数据传输速度不是最重要的，而是要能够传送大容量信息。

（3）工厂管理层：车间操作员工作站可通过集线器与车间办公管理网连接，将车间生产数据送到车间管理层。车间管理网作为工厂主网的一个子网。子网同过交换机．网桥或路由等连接到厂区骨干网，将车间数据集成到工厂管理层。车间管理层通常所说的以太网，即IEC802.3．TCP/IP的通信协议标准。厂区骨干网可根据工厂实际情况，采用如FDDI或ATM 等网络

Profibus-DP现场总线的接口是RS485的物理接口方式。它传输的电缆长度与波特率的理论关系如下表：

是相同的，可以在9.6kbit/s到12Mbit/s之间选择。每个总线分段最多可以连接32个设备。也可以使用中继器来延长总线长度或扩充设备台数。

以太网与现场总线技术的比较

(1) 物理层

现场总线

A. 传输介质：多数采用屏蔽双绞电缆（RS-485）、光纤、同轴电缆，以解决长线传输、数据传输速率和电磁干扰等问题。也有无线传输方案，以适应不同场合需要。

B. 插件：各种防护等级工业级的接插件。

C．线供电及本质安全：如IEC61158-2，用于流程控制及要求防爆功能的场合。

D. 编码：异步NRZ、位同步曼彻斯特编码等。

E. 传输速率：9.6k~12M

以太网

A. 传输介质：UTP3类线、UTP5类线、屏蔽双绞电缆、光纤、同轴电缆, 无线传输的解决方案。

B. 插件：RJ45、AUI、BNC

C. 总线供电及本质安全：无。

D. 编码：同步、曼彻斯特编码。

E. 传输速率：10M、100M

(2) 介质访问控制方式

现场总线：

现场总线的介质访问控制方式要满足工业控制网络的要求，即通信的实时性和确定性。确定性指站点每次得到网络服务间隔和时间是确定的；实时性指网络分配给站点的服务时间和间隔可以保证站点完成它确定的任务。

目前现场总线技术采用的介质访问控制方式主要有：令牌、主从、生产者/客户（producer/consumer）

以太网

CSMA/CD(载波监听多路访问/冲突检测)是以太网（或IEEE802.3）采用的介质访问控制方式，如果不是这样就不是以太网（或IEEE802.3）；比如采用令牌调度方式，应是基于IEEE 802.4令牌总线网。

根据CSMA/CD(载波监听多路访问/冲突检测)机理，它不能满足工业网络通信的实时性和确定性要求。由于以太网与CSMA/CD具有对等的技术内涵，可以说以太网不是传统工业网络要求的实时性和确定性网络。