广义现场总线标准与工业以太网

以上的解决方案基本上都是采用快速以太网(IEEE 802.3u)作为低两层协议，第3、4层采用TCP/IP协议簇，再加上各自原来的现场总线应用层和设备行规，将各自的应用层数据封装成TCP/IP的格式进行传输。工业以太网用作过程控制领域的现场总线还要解决总线供电和本质安全问题，这也是目前正在研究的重要问题。

由ODVA支持的Ethernet/IP(以太网工业协议)是一种性能优良的协议[12]，其应用层称为CIP(控制与信息协议)，和ControlNet、DeviceNet总线的应用层完全相同并使用相同的设备行规，从而实现和ControlNet/DeviceNet总线系统的无缝连接并共同使用。CIP采用了一种叫做生产者/消费者的通信模式，允许网络上所有节点同时从一个数据源存取同一数据，提高了通信效率。EtherNet/IP的结构如图1的左边所示，应用层的实时数据(I/O控制数据)由传输层的UDP(用户数据报)协议传送，非实时的显式报文(Explicit Messaging)则由传输层的TCP(传输控制协议)传送。UDP为无连接协议，软件开销小，传输速度快。TCP为面向连接的协议，适合于传输较长的报文。Ethernet/IP有免费的协议文本供使用(免费下载)，有开发工具并已有产品，故Ethernet/IP的性能和开发的成本及难度在几种方案中均处于优势。

以太网的工业应用成了当前的研究热点，有人预言工业以太网将会取代所有的现场总线标准而一统天下，实现人们梦寐以求的统一的现场总线。用以太网替代设备级现场总线也容易实现，只要在现场仪表中装上以太网收发器及协议芯片，就能将仪表挂到以太网上。但笔者认为，这种统一是不现实的，也是不必要的。因为：

(1) 不同的应用场合有不同的特点，一种现场总线(以太网)难以满足要求。如有的场合需要高抗干扰，有的场合需要远距离传输，但并不需要大的带宽，有的场合不适宜采用星形网络等等。
(2) 采用导线的以太网单个网段长度有限，光纤网成本高且不能实现总线供电。
(3) 采用导线的高速网络的抗干扰能力比低速网络差。
(4) 在简单的现场设备尤其是开关量现场设备的应用中，采用DeviceNet、SDS、AS I、Seriplex等在成本、性能上将优于以太网。
(5) 即使大家都使用工业以太网和TCP/IP协议，但商业竞争的结果会导致使用不同的应用层协议。

六、结束语

多种现场总线标准将会在较长的时期内共存，但总线的种类有可能会逐步减少到几种。工业以太网的应用范围会迅速扩大，但不会出现以太网一统天下的局面。多种协议标准的复杂的工业网络将会简化成为一种或两种协议标准的网络。一种协议标准就是工业以太网，两种协议标准就是工业以太网加上一级设备网。现场总线技术已经由过程工业、制造业、电力、环境等的系统监控渗透到了变配电设备、车辆、机床、机器人等的内部，正在彻底改变测控系统乃至变配电设备、机床、车辆本身的设计思想。我国的这些行业应抓住机遇，应用现场总线技术，提高生产的自动化水平或产品的技术含量，加快产品的更新换代。

参考文献
[1]http：//www.iec.ch
[2]成继勋．现场总线标准的现状及展望．计算技术及自动化(中南六省自动化学术年会论文集)，1999．11：261～264
[3]缪学勤．现场总线技术的最新进展．自动化仪表，2000，21(6)：1～4
[4]成继勋．CAN总线的物理层协议．世界仪表与自动化(IIAC′2001论文集)，2001．9：202～206
[5]http://www.labs.it/rosin/tcncorso/tutindex.htm
[6]http://www.as interface.com/default.asp
[7]http://www.auburnarmature.com/techsupp/networks/seriplex.html
[8]http://www.sercos.com
[9]http://www.sercos.de
[10]冯晓升．中国现场总线标准体系的形成与实施．世界仪表与自动化(IIAC′2001论文集)，2001．9：138～142
[11]http://www.industrialethernet.com/
[12]ODVA CI,Ethernet/IP Specification,Release 1.0,June 5,2001 (end)