摘要：現(xiàn)場總線作為工業(yè)控制領(lǐng)域成熟的通訊技術(shù)，在未來數(shù)年仍將保持主流地位，然而工業(yè)以太網(wǎng)作為明日之星，其高速增長已勢不可當(dāng)。
        隨著控制、計(jì)算機(jī)、通訊、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的發(fā)展，信息交換溝通的領(lǐng)域正在迅速覆蓋從工廠的現(xiàn)場設(shè)備層到控制、管理企業(yè)的各個層次。信息技術(shù)的飛速發(fā)展，引起了自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變革，逐步形成以網(wǎng)絡(luò)集成自動化系統(tǒng)為基礎(chǔ)的企業(yè)信息系統(tǒng)。
統(tǒng)一與紛亂的工業(yè)通訊
        為統(tǒng)一目的而生的各類工業(yè)通訊技術(shù)，卻面臨多協(xié)議的紛亂現(xiàn)狀。目前，國際上比較被認(rèn)可的現(xiàn)場總線主要有兩類，即國際電工組織的用于工業(yè)控制系統(tǒng)的 IEC61158標(biāo)準(zhǔn)、用于現(xiàn)場設(shè)備同選的IEC62026標(biāo)準(zhǔn)，還有國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的ISO11898:1993。IEC61158是國際電工委員會測量和控制的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)分會和美國儀表學(xué)會聯(lián)合制定的，最早從1984年起草，經(jīng)過16年的努力協(xié)調(diào)磋商，到2000年才投票通過，但是沒有實(shí)現(xiàn)唯一的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。
        表1中的Type1是原IEC61158第一版技術(shù)規(guī)范的內(nèi)容，由于該總線主要依據(jù)FF現(xiàn)場總線和部分吸收WorldFIP現(xiàn)場總線技術(shù)制定的，所以經(jīng)常被理解為FF現(xiàn)場總線。Type2 CIP（Common Industry Protocol）包括DeviceNet、ControlNet現(xiàn)場總線和Ethernet/IP實(shí)時以太網(wǎng)。Type6 SwiftNet 現(xiàn)場總線由于市場推廣應(yīng)用很不理想，在第四版標(biāo)準(zhǔn)中被撤銷。
        除FF-HSE、EtherNet/IP和PROFINET工業(yè)以太網(wǎng)較早進(jìn)入IEC61158標(biāo)準(zhǔn)外，TCnet、EtherCAT、Ethernet Powerlink、Modbus-RTPS、VNET/IP、SERCOS III也陸續(xù)成為了IEC61158標(biāo)準(zhǔn)成員。以太網(wǎng)素有“一網(wǎng)到底”的美譽(yù)，即它可以一直延伸到企業(yè)現(xiàn)場設(shè)備控制層，被人們普遍認(rèn)為是未來控制網(wǎng)絡(luò)的最佳解決方案。 

 

中國現(xiàn)場總線運(yùn)用與國際水平同步
        與歐美發(fā)達(dá)國家相比，中國的工業(yè)通訊技術(shù)發(fā)展較晚，技術(shù)上一直處于跟隨的狀態(tài)，至今沒有一種被全球廣泛認(rèn)可的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。但是在現(xiàn)場總線運(yùn)用方面中國發(fā)展非常迅速。
        相對其他自動化產(chǎn)品，中國在現(xiàn)場總線運(yùn)用方面起點(diǎn)較高，國際上最主要的現(xiàn)場總線技術(shù)都可以在中國找到使用的案例，非流程行業(yè)使用現(xiàn)場總線已經(jīng)非常普遍，流程行業(yè)使用現(xiàn)場總線技術(shù)也走在世界前列，目前世界上最大的兩個流程行業(yè)現(xiàn)場總線項(xiàng)目都在中國。可以認(rèn)為，在現(xiàn)場總線運(yùn)用方面中國保持了與國際同步的水平。截至2008年底，中國在用的各類現(xiàn)場總線節(jié)點(diǎn)數(shù)超過了1331萬，實(shí)現(xiàn)了20%的增長。
        由于現(xiàn)場總線是最近20年發(fā)展起來的工業(yè)控制通訊技術(shù)，在中國是最近幾年才開始批量運(yùn)用的，因此在增長迅速的行業(yè)運(yùn)用相對較多，如汽車、冶金、建筑、公共設(shè)施等領(lǐng)域。中國最早的現(xiàn)場總線運(yùn)用主要來自引進(jìn)的先進(jìn)生產(chǎn)線，主要在汽車、冶金、電子制造、煙草等行業(yè)。
        目前，非流程行業(yè)的用戶基本上都已經(jīng)接受了現(xiàn)場總線。在流程行業(yè)，現(xiàn)場總線的運(yùn)用起步較晚，用戶接受度相對較低，因此在傳統(tǒng)的化工、石油、電力等行業(yè)運(yùn)用相對較少。

以太網(wǎng)技術(shù)滲透到現(xiàn)場設(shè)備層
        為了在競爭越來越激烈的制造業(yè)中取得成功，無論企業(yè)的規(guī)模如何，都必須更加快速地響應(yīng)客戶的要求，并為客戶提供優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品之外的其它價值。實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)的最佳方式是實(shí)時、深入地了解整個制造企業(yè)的全部重要數(shù)據(jù)和商業(yè)資源。這是工業(yè)以太網(wǎng)部署的源動力。因而復(fù)雜技術(shù)的開放性、一致性和易用性以及消減獨(dú)立于制造商的、系統(tǒng)范圍的工程設(shè)計(jì)成本，成為越來越迫切的需求，這些極大推動了工業(yè)以太網(wǎng)快速進(jìn)入現(xiàn)場級應(yīng)用。
        與其他現(xiàn)場總線或工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)相比，由于具有應(yīng)用廣泛、成本低廉、通信速率高、軟硬件資源豐富、易于與Internet連接、能實(shí)現(xiàn)辦公自動化網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的信息無縫集成、可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Υ蟮葍?yōu)點(diǎn)，從20世紀(jì)90年代中后期開始，以太網(wǎng)在工業(yè)自動化領(lǐng)域開始逐漸得到應(yīng)用。以太網(wǎng)最早用于工業(yè)控制系統(tǒng)的信息層，這些應(yīng)用信息量大，對實(shí)時性的要求相對較低。
        工業(yè)以太網(wǎng)與普通的以太網(wǎng)相比，需要解決可靠性、抗干擾性、實(shí)時性、本質(zhì)安全等方面的問題。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，上述問題正在迅速得到解決。通訊速度的大幅度提高和采用恰當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)極大的改善了以太網(wǎng)的實(shí)時性，而采用更高品質(zhì)的材料和選擇合適的通訊介質(zhì)、采用更加可靠的連接方式大大提高了以太網(wǎng)的可靠性。工程應(yīng)用實(shí)踐也表明，通過采用適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)設(shè)計(jì)和流量控制技術(shù)，以太網(wǎng)完全能夠滿足工業(yè)自動化領(lǐng)域的通信要求。
        如今，以太網(wǎng)已成為企業(yè)信息管理層、監(jiān)控層網(wǎng)絡(luò)的首選，并有逐漸向下延伸直接應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備間通信的趨勢。“以太網(wǎng)技術(shù)將滲透到現(xiàn)場設(shè)備層，貫穿整個工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的各個層次，實(shí)現(xiàn)從現(xiàn)場儀表到管理層設(shè)備的集成”已成為工業(yè)自動化領(lǐng)域的共識。
        截止2008年底，中國在用的工業(yè)以太網(wǎng)安裝節(jié)點(diǎn)數(shù)已超過5.8萬，同比增長60%。由于金融危機(jī)的影響，OEM及冶金、汽車行業(yè)受到重創(chuàng)，工業(yè)通訊市場增長也隨之增長放緩。但在經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇后，隨著工業(yè)以太網(wǎng)可能出現(xiàn)的問題逐漸被解決，其安裝節(jié)點(diǎn)數(shù)將呈連年遞增的發(fā)展趨勢。中國工控網(wǎng)預(yù)計(jì)到2012年工業(yè)以太網(wǎng)的規(guī)模將達(dá)到400萬左右。
現(xiàn)場總線仍將保持主流地位
        現(xiàn)場總線技術(shù)已經(jīng)成為工業(yè)控制領(lǐng)域成熟的通訊技術(shù)，為廣大的自動化工程師所接受和掌握，在未來數(shù)年會保持在市場主流的地位。
        目前絕大多數(shù)工業(yè)用戶都已經(jīng)認(rèn)可了現(xiàn)場總線技術(shù)帶來的好處：降低總體構(gòu)建成本、縮短施工周期、可靠性提高、系統(tǒng)可維護(hù)性好、系統(tǒng)管理功能增強(qiáng)。因此，在選擇控制系統(tǒng)通訊方式的時候，用戶更多的傾向現(xiàn)場總線技術(shù)。調(diào)查結(jié)果表明，已經(jīng)使用過現(xiàn)場總線的用戶中100%希望繼續(xù)在下一個適合使用現(xiàn)場總線的系統(tǒng)中使用，而沒有使用現(xiàn)場總線的用戶中，83%將會在他們的新系統(tǒng)中嘗試使用現(xiàn)場總線。

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