浅谈现场总线和工业以太网看完就懂了

的技术构架中,需要通过车间现场各类通讯方式接入不同设备、系统和产品,采集并上传海量数据。目前,在技术,为工厂实现自动化带来有力推动。本文将介绍工业底层设备的两种通讯方式:现场总线和工业以太网。

设备以及自动化系统的全数字、双向、多站的通信系统。现场总线mA模拟信号及普通开关量信号的传输,并遵循ISO/OSI开放系统互联参考模型的全部或部分通信协议。开放系统互连参考模型(Open System Interconnect 简称OSI)是国际标准化组织(ISO)和国际电报电话咨询委员会(CCITT)联合制定的开放系统互连参考模型,为开放式互连信息系统提供了一种功能结构的框架。它从低到高分别是:物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

第一,根据工厂自动化信息网络分层结构(工厂管理级、车间监控级、现场设备级),可知现场总线位于生产控制和网络机构底层,是工厂底层设备之间的通信网络。工厂底层应用现场总线技术的好处,在于可以实现工厂信息纵向集成的透明通信,即从管理层到自动化底层的数据存取。

现场总线年代初期,当时,随着生产规模的日益扩大,工厂的设备有了互联的需求(此阶段的互联需求主要定位于远程的I/O数据传输,以及产线内部不同设备的数据交换)。企业希望通过综合掌握多点的运行参数与信息,进而实现多点信息的操作控制。但受制于当时的技术水平,计算机系统存在系统封闭的缺陷,各个厂家的产品都是自成体系,不同厂商之间的设备不能实现互联互通,想实现更大范围信息共享的网络系统还存在很多困难。

随着相关技术的不断发展,并结合各种应用场景的实际需求,涌现出了许多有代表性的现场总线技术,例如基金会现场总线FF、LONWORKS现场总线、HAPT现场总线、CAN现场总线、Devicenet现场总线、PROFIBUS现场总线、INTERBUS现场总线、WorldFIP现场总线、CC-Link现场总线等。这些现场总线各具特点,并拥有各自特定的应用范围。但由于种类繁多,通讯协议也千差万别,所以至今现场总线的标准也未能统一,最终形成了一个多种现场总线的现场总线标准。

由于现场总线的标准化制定存在一定的难度,人们开始寻求新的工业通讯出路,这时候以太网技术出现在人们的视野。以太网最早出现于1970年代,之后按照IEEE 802.3实施了标准化,现在是指符合IEEE 802.3标准的局域网(LAN)产品组。以太网技术因其技术简单、开放性好、价格低廉等特点,在办公和商务上的市场占有率非常高。

以太网最初是为办公自动化的应用而设计,并没有考虑工业现场环境的需求,在材质的选用、产品的强度、适用性以及实时性、可互操作性、可靠性、抗干扰性、本质安全性等方面不能满足工业现场的需要,故在工业现场控制应用的是与商用以太网不同的工业以太网。一些厂商(例如施耐德提出了适用于工业现场的基于以太网+TCP/IP的解决方案)提出了将以太网技术引入工厂设备底层,工业以太网也就随之产生了。

工业以太网最大的优势在于:可以满足控制系统各个层次的要求,使得企业的信息网络和控制网络能够实现统一,网络集成相对容易,速度快,开发技术广泛,硬件升级范围广,价格低廉,容易获得众多厂商的支持。具体表现在:

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