【正文】 網(wǎng)絡，人們將會面對一個多種總線技術標準共存的現(xiàn)實世界。II、技術發(fā)展很大程度上受到市場規(guī)律、商業(yè)利益的制約；技術標準不單是一個技術規(guī)范，也是一個商業(yè)利益的妥協(xié)產物。（6）以太網(wǎng)進入自動化領域 IEC61158制定統(tǒng)一的現(xiàn)場總線技術標準努力的失敗，使一部分人自然轉向了在IT行業(yè)已經獲得成功的以太網(wǎng)技術。因此，現(xiàn)場總線標準之爭，給了以太網(wǎng)進入自動化領域一個難得的機會。積極推進這種技術概念的如法國施耐德公司，面向工廠自動化提出了基于以太網(wǎng)+TCP/IP的解決方案，稱之為“透明工廠”。望文生義可以理解為：“協(xié)議規(guī)范統(tǒng)一，信息透明存取”。 施耐德公司是將以太網(wǎng)技術引入工廠設備底層，廣泛取代現(xiàn)有現(xiàn)場總線技術的積極倡導者和實踐者，已有一批工業(yè)級產品問世和實際應用。3． 太網(wǎng)在自動化領域應用現(xiàn)狀目前，以太網(wǎng)工業(yè)在自動化領域已有不少成功應用實例，主要集中在以下幾個方面：(1) 車間級生產信息集成：主要由專用生產設備、專用測試設備、條碼器、PC機及以太網(wǎng)絡設備組成；主要功能是完成車間級生產信息及產品質量信息的管理。管理層信息網(wǎng)絡：即支撐工廠管理層MIS系統(tǒng)的計算機網(wǎng)絡。主要完成如ERP的信息系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)：特別是一些區(qū)域廣泛、含有計算機廣域網(wǎng)技術、無線通信技術的SCADA系統(tǒng)，如城市供水或污水管網(wǎng)的SCADA系統(tǒng)、水利水文信息監(jiān)測SCADA系統(tǒng)等。個別的控制系統(tǒng)網(wǎng)絡：個別要求高可靠性和一定實時性的分布式控制系統(tǒng)也有采用以太網(wǎng)+TCP/IP技術，并獲得很好的效果；如水電廠的計算機監(jiān)控系統(tǒng)。既然以太網(wǎng)已成功的應用于工業(yè)自動化諸多方面，既然IEC61158沒有給出一個統(tǒng)一的現(xiàn)場總線技術標準，為什么不能將以太網(wǎng)技術引入工業(yè)過程控制底層，即設備層，成為甚至取代現(xiàn)有的現(xiàn)場總線技術成為統(tǒng)一的工業(yè)網(wǎng)絡標準？這就回到了本文開篇的話題。在這個問題上，除去各公司利益代言人從公司市場利益出發(fā)的商業(yè)宣傳不算，就是自動化行業(yè)專家們也是智者見智，仁者見仁，看法不盡相同。筆者從事現(xiàn)場總技術研發(fā)工作，習慣從技術方面將以太網(wǎng)與現(xiàn)場總線技術進行比較，從而得出幾點看法。4. 以太網(wǎng)與現(xiàn)場總線技術的比較(1) 物理層現(xiàn)場總線A. 傳輸介質：多數(shù)采用屏蔽雙絞電纜（RS485）、光纖、同軸電纜，以解決長線傳輸、數(shù)據(jù)傳輸速率和電磁干擾等問題。也有無線傳輸方案，以適應不同場合需要。B. 插件：各種防護等級工業(yè)級的接插件。C． 線供電及本質安全：如IEC611582，用于流程控制及要求防爆功能的場合。D. 編碼：異步 NRZ、位同步曼徹斯特編碼等。E. 傳輸速率：~12M 以太網(wǎng)A. 傳輸介質：UTP3類線、UTP5類線、 屏蔽雙絞電纜、光纖、同軸電纜, 無線傳輸?shù)慕鉀Q方案。B. 插件：RJ4AUI、BNCC. 總線供電及本質安全：無。D. 編碼：同步、曼徹斯特編碼。E. 傳輸速率：10M、100M (2) 介質訪問控制方式現(xiàn)場總線：現(xiàn)場總線的介質訪問控制方式要滿足工業(yè)控制網(wǎng)絡的要求，即通信的實時性和確定性。確定性指站點每次得到網(wǎng)絡服務間隔和時間是確定的；實時性指網(wǎng)絡分配給站點的服務時間和間隔可以保證站點完成它確定的任務。目前現(xiàn)場總線技術采用的介質訪問控制方式主要有：令牌、主從、生產者/客戶（producer/consumer） 以太網(wǎng)CSMA/CD(載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測)是以太網(wǎng)（）采用的介質訪問控制方式，如果不是這樣就不是以太網(wǎng)（）；比如采用令牌調度方式，應是基于IEEE 。根據(jù)CSMA/CD(載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測)機理，它不能滿足工業(yè)網(wǎng)絡通信的實時性和確定性要求。由于以太網(wǎng)與CSMA/CD具有對等的技術內涵，可以說以太網(wǎng)不是傳統(tǒng)工業(yè)網(wǎng)絡要求的實時性和確定性網(wǎng)絡。（3）傳輸效率：不同網(wǎng)絡對報文長度有一個限制。在網(wǎng)絡報文中，除了有效傳輸數(shù)據(jù)之外，還有一些作為同步、地址、校驗等附加字段。有效數(shù)據(jù)字段與附加字段之比反映的網(wǎng)絡有效數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?，或者說反映一次有效數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇鷥r。通常報文格式如下:報文格式傳輸效率=有效數(shù)據(jù)長/[全部附加字段長+有效數(shù)據(jù)長]以太網(wǎng)全部附加字段長=26字節(jié)最大有效數(shù)據(jù)長=1500字節(jié)最小有效數(shù)據(jù)長=1字節(jié)（小于46時填0）最大傳輸效率=1500/（1500+26）=%最小傳輸效率=1/（1+26+45）=% 現(xiàn)場總線PROFIBUS全部附加字段長=11字節(jié)最大有效數(shù)據(jù)長=244字節(jié)最小有效數(shù)據(jù)長=1字節(jié)最大傳輸效率=244/（244+11）=%最小傳輸效率=1/（1+11）=%工業(yè)網(wǎng)典型傳輸數(shù)據(jù)量（字節(jié)）傳輸效率工業(yè)網(wǎng)典型傳輸數(shù)據(jù)量（字節(jié)）傳輸效率8%8%16%16%24%24%32%32%4040%48%48%56%56%64%64%128%128%以太網(wǎng)與PROFIBUS參數(shù)比較(3) 現(xiàn)場設備信息規(guī)范及功能規(guī)范 現(xiàn)場設備信息格式及功能描述規(guī)范稱為”行規(guī)”(Profile), 行規(guī)可有效實現(xiàn)各種現(xiàn)場設備應用層互聯(lián)。 例：PROFIBUS行規(guī)：▼NC/RC行規(guī) (機器人、數(shù)控行規(guī)) ▼各種速度驅動器的行規(guī)▼操作員控制和過程監(jiān)視 (HMI) 行規(guī)▼對編碼器的行規(guī) ▼控制器間通信的行規(guī) ▼樓宇自動化的行規(guī) ▼低壓開關裝置的行規(guī) ▼溫度、壓力、液位、流量變送器和定位器等行規(guī)3. 以太網(wǎng)在自動化領域能走多遠 以太網(wǎng)在工廠自動化管理層和車間監(jiān)控層已得到廣泛應用和用戶認可，在設備層對實時性沒有嚴格要求場合也有許多應用；如果以太網(wǎng)希望走的更遠，能夠全面進入工廠底層成為設備連接的主要網(wǎng)絡技術，那么，以太網(wǎng)必須作出技術改進。(1) 改進物理層A. 傳輸介質應能提供多種工業(yè)級護套和鎧裝電纜、光纖等.B. 各種防護等級工業(yè)級的接插件。C. 應該具有總線供電及本質安全的解決方案, 用于流程控制及要求防爆功能的場合。(2) 如何滿足實時性和確定性要求? 提高帶寬、減少碰撞是最直接的辦法，有一定效果；但“盡量的快”和“一定快”是不同的。近年來，以太網(wǎng)在CSMA/CD技術基礎上也有一些改進，如應用智能集線器、交換機技術等，但沒有從機理上保證通信的實時性和確定性。 如何進一步解決這個問題？無非有軟件為主和硬件為主的兩種思路；硬件方案是設計新型智能網(wǎng)絡交換設備，希望不要一味走增加帶寬的老路；軟件解決方案是在一定帶寬資源基礎上，由軟件調度實現(xiàn)實時、確定性通信功能。 需要指出的是，以太網(wǎng)技術存在上述缺憾，不意味著以太網(wǎng)就不能在現(xiàn)場層應用，事實上以太網(wǎng)在很多對時間要求不是非?？量痰默F(xiàn)場層，已有很多成功應用范例。(3) 成本：以太網(wǎng)進入現(xiàn)場層，單站點成本是必需考慮的因素；與目前現(xiàn)場總線（PROFIBUS、DeviceNet、ControlNet）產品競爭。4. 以太網(wǎng)能否取代現(xiàn)場總線技術成為統(tǒng)一的工業(yè)網(wǎng)絡標準（1） 預測未來是最艱難的事；現(xiàn)場總線是專為工業(yè)現(xiàn)場層設備通信設計，是為自動化量體裁衣的技術。以太網(wǎng)設計初衷是辦公網(wǎng)，用于數(shù)據(jù)處理。從技術比較出發(fā)似乎很容易得出結論。但技術發(fā)展受社會政治、經濟影響，市場因素很大程度左右技術走向，回顧計算機發(fā)展歷史，這種先例不勝枚舉。因此，以太網(wǎng)在工廠自動化車間監(jiān)控層及管理層將成為主要應用技術，特別是采用TCP/IP協(xié)議可與互連網(wǎng)Internet連接, 是未來eManufactory的技術基礎。在設備層，在沒有嚴格的時間要求條件下，以太網(wǎng)也可以有部分市場。在以太網(wǎng)能夠真正解決實時性和確定性問題之前，大部分現(xiàn)場層仍然會首選現(xiàn)場總線技術。（2） 一體化與多元化并存：面對這樣一個多種工業(yè)總線技術并存的現(xiàn)狀，我們應該有一個豁達的心態(tài)。哲學家告訴我們，一體化與多元化是一對互為依存的矛盾，將長時間共存與競爭；以太網(wǎng)反映了人們要求技術標準化、一體化的愿望，而現(xiàn)實是不能用一種技術覆蓋各行業(yè)所有不同需求。IEC61158的發(fā)展歷程就給了我們一個深刻的啟示，我們必須學會面對一個多種工業(yè)總線技術競爭和共存的現(xiàn)實世界。4. 可能的解決方案 在面對具體問題時如何作出選擇呢？我認為，就事論事是明智之舉。簡單地說，你的項目最適合使用什么技術就采用什么技術。（1） 車間級生產信息集成更適合使用以太網(wǎng)理由如下：A. 多數(shù)加工設備具有RS232接口:如條碼機, 專用工設備。B. 實時性, 確定性, 可靠性要求不高。C. 與上層網(wǎng)絡的信息規(guī)范和軟件接口兼容(2) 設備級控制優(yōu)先選用現(xiàn)場總線技術理由如下：A. 實時性, 確定性, 可靠性要求；B. 專用性: 如需要嚴格同步的運動控制采用Sercos、PROFIBUSDPV2；C. 可靠性：工業(yè)級的傳輸層增強系統(tǒng)可靠性；D. 現(xiàn)場總線技術種類、產品繁多，能夠提供各種成本的解決方案。（3）其它：根據(jù)技術要求，就事論事的選擇你的解決方案。第 17 頁 共 17