現場總線技術的發展與工業以太網綜述

　　為了在不同的網絡設備中實現互操作，公共應用層是。當前，多個組織正在為工業自動領域的

TCP/IP定義公共應用層協議。特別是將Ethernet用于現場設備級，是當前的熱點課題。例如，面向制造

自動化的Ethernet，產生了一種基于控制和信息的協議（CIP）的新型Ethernet――工業實時Ethernet。

這是為傳輸控制協議/用戶數據協議/協議（TCP/UDP/IP）定義的、基于主機/客戶機的控制和信息協議。

Ethernet的CIP稱為Ethernet/IP。

　　CIP是專為工業控制設計的應用層協議，提供了訪問數據和控制設備操作的服務集。它采用用戶數據協議/網際協議（UDP/IP）和傳輸控制協議/網際協議（TCP/IP）作為Ethernet網上的控制和信息協議，允許發送顯式（信息）和隱式（控制）報文。其中，隱式報文是對時間有苛刻要求的I/O信息（事件觸發、控制器互鎖等），通過UDP/IP完成的隱式報文中數據區包含實時I/O數據（CIP的控制部分）；顯式報文是無時間苛刻要求的點對點信息，可由TCP/IP完成（CIP的信息部分）。CIP向終端用戶提供了自動化系統必不可少的控制、組態、數據采集服務功能。為面向自動化領域提供了Ethernet網上的工業自動化設備的互操作性和可換性。

　　最近，著名的工業通信技術國際組織――ODVA和PI在美國德州休斯敦新聞發布會上發表公開信，聲稱他們迄今為止相互競爭的現場總線――以太網解決議案要在OPC建議的DX協議下彼此協調以推進標準化工作。特別是就定義工業以太網的功能和互操作性達成共識，并將以下方面作為工作重點：IP地址即插即用互操作的通用策略、裝置描述和恢復機制；網絡診斷議案；指導使用WEB技術；一致性測試需求；產生一種應用接口，以消除協議間的差異。

　　OPC DX是一個開放的解決議案，允許當今市場上存在的標準：FF的HSE/H1、ODVA的CIP及PI的PROFINET相互并存。OPC DX標準提供了可互操作的數據交換和在以太網上報務器對服務器的通信。它是已存在的OPC數據訪問規范的擴充，它還擴充了運行時間內的數據共享交換及實時協議應用的獨立性。利用擴充的OPC接口，可以協調和互聯不同現場總線組織的不同協議。OPC DX規范和源碼在2001年12月份公布，來自多個生產廠商的原型在2002年4月出現。

　　Ethernet作為為總線的前景、困難以及對策

　　1． Ethernet作為現場總線的前景

　　自動化系統和管理管理的進一步融合，WEB技術和無線等應用促使自動網絡采用通用的Ethernet。
　　主流自動化廠商對Ethernet工業應用的積極態度將起到強大的推動作用，同時也緩解總線之爭的負作用。

　　Ethernet本身的迅速發展，在性能人價格上還有很大的改善空間。
　　Ethernet，TCP/IP本身未解決互操作性問題，但為之鋪平了道路。
　　在單元和模板以上，Ethernet已具有優勢。在傳感器級別，性價比還不具競爭力，有大小用之嫌。
在儀表等領域，Ethernet要滿足本安型應用有一定難度，也很難滿足對儀表供電等要求。市場集中度進一步提高，Ethernet有顯著增長。主要廠商目前的動態表明，對Ethernet的預期仍然保守。

　　2． 促進工業Ethernet應用對中國產業界的影響及建議

　　由于國對總線之爭未付出大的代價，同時也沒有一種總線在中國占壓倒性優勢，跟蹤并采用國際光先進和技術可以發揮后發優勢，迅速縮短與發達國家的差距。

　　采用開放、免費并且知識產權限制的技術Ethernet和TCP/IP，可以節約資金，減少技術的領帶性，并有得自主知識產權技術的開發。

　　減少專有網絡的影響，有利于形成公平的市場競爭環境有利于中國與國際接軌，降低項目投資費用。采用Ethernet和TCP/IP等開放的技術，可以促進WEB自動化等更先進技術的和模式在中國的應用有得制造業中間件軟件市場的形成，為中國參與下一波國際技術競爭創造良好的條件。