从现场总线到工业以太网 工业互联潜力巨大

相对于过去传统的、非基于以太网的工业解决方案，以太网能提供更高的性能以及其他几个优势。

现场总线网络自二十年前首次开发，目前不同的现场总线网络依旧主导着工业自动化和过程控制。经过“现场总线战争”的预言，出现了几个不同标准，并各自定位其不同的市场段。

通过对不同的网络使用不同种类的现场设备实现灵活性操作。由于销售的组件数量非常低，控制设备和现场设备的总成本仍然很高，线路开支尤为突出。

以太网企业网络全球安装超过5亿端口，也由此成为了主导网络技术和业界标准。它带来了广泛的可用性、开放性、高性能以及成本效益，并由于其易于理解、配置以及维护为大家广泛接受。

以太网技术相比于传统的，非基于以太网的工业解决方案拥有更高的性能。由于基于工业标准，以太网可以运行并连接任意供应商提供的所有以太网兼容的设备。但是当涉及到工业应用时，标准以太网存在以下缺点：

■相比于设备网络如CANopen和DeviceNet，它并没有实现最低成本。

■以太网存在碰撞，无固有确定性，无法满足过程控制实时操作。

■不能有效地使用带宽造成资源浪费

■以太网过于广泛的使用可能导致安全问题。

■标准电话式连接器不能满足工业设备实际需求。

尽管存在这些弊端，工业以太网比起现场总线网络也有几个显著的优势：

■与英特网/内联网属同质网络，是英特网/内联网的综合。

■路由器和服务器强制IP分配和TCP传输。

■与智能工业设备通讯采用更大的带宽以及更大数据包。

■必要的控制应用程序采用更快的实时通讯与同步。

■能够远距离、广地域的为更多设备建立连接及分配地址。这一点在大型工厂环境中至关重要。

■轻松集成现有商业办公环境网络。

■在线更新的软件、实现远程配置和错误处理。

■巨大市场使得以太网产品和组件价格低廉，使用广泛、测试完整。

■能够使用标准接入点、路由器、交换机、集线器、电缆和光纤。

■自然融入“传感器到交换机”的连接

以太网技术被多种现场总线标准组织迅速接受并提升，这些组织包括ProfibusInternational、OpenDeviceNetVendorAssociation、CANopen、Modbus.org、FieldbusFoundation等等。通过与标准以太网的连接也增加了这些系统彼此之间的协作。

缩小差异

自动化和控制协议与标准以太网的实施有很大不同。主要控制系统制造商目前在他们的产品中融入了以太网版本和更高级以太网相关协议。

如今，“工业以太网”已经晋升成了几个不同的专有设计。各个不同的市场段拥有超过20种不同的竞争协议，各个协议不断改编以满足不同实时挑战，以下是一些突出代表：

■Profinet，开放式实时以太网通讯协议，由PROFIBUS国际组织(PROFIBUSInternational，PI)推出。该组织声称目前有超过200万Profinet设备已经被安装于工厂，2012年认证的Profinet工程师人数超过Profibus。

■EtherCAT是开放的实时以太网络通讯协议，最初由德国倍福自动化有限公司(BeckhoffAutomationGmbH)研发。提供实时性能，通过双绞线和光纤媒体支持多种拓扑结构。

■EtherNet/IP(面向工业自动化应用的工业应用层协议)由罗克韦尔自动化附属组织ControlNetInternational(CI)和OpenDeviceNetVendorsAssociation(ODVA)支持。

■Modbus-TCP，允许Modbus协议运用于基于TCP/IP协议的标准以太网络

■以太网Powerlink融合CANopen提供确定性实时操作。

会有不止一个标准吗?当20年前现场总线被引入大家视线的时候也问过同样的问题。并行推广不同的工业以太网标准容易给终端用户带来混乱。但是，曾经被认为仅用于企业网络环境的解决方案，如今却成为了能够满足工业环境的独特需求的强大技术。