工业以太网与现场总线应用领域技术

  由于历史发展原因，每种现场总线都已形成了特定的应用领域。通常，每种现场总线在自己特定的领域内最能够充分发挥出其优势与特点。因此，用户应尽量选用在本行业应用较广的现场总线类型。当然，现场总线主要适用领域的划分并不是绝对的，它们相互渗透，用户应根据自己的实际需求结合现场总线的适用领域选择合适的总线类型。

  几种比较流行的现场总线的主要应用领域如下：

  1)FF现场总线主要应用在过程自动化领域。例如，化工、电力系统、污水处理、油田等行业。

  2)Profibus总线∶主要应用在制造业自动化、过程控制自动化及电力领域。例如，汽车制造(机器人、装配线、冲压线等)、造纸、纺织、石化、制药、水泥、食品、啤酒、发电、输配电等行业。另外，也应用于智能楼宇的空调、风机、照明控制，铁路交通的信号系统。

  3)ControlNet总线主要应用在交通运输、汽车制造、冶金、矿山、电力、食品、造纸、石油化工等行业。

  4)LonWorks总线主要应用在工业控制、楼宇自动化、数据采集、SCADA系统等行业。目前国内主要应用于楼宇自动化方面。

  5)DevieeNat总线主要应用在加工制造、交通运输、农业、楼宇自动化等行业。

  6)P-NET主要应用在石油化工、能源、交通、轻工、建材、食品、饲养、农业、环保工程和制造业等行业。

  7)Interbus主要应用在制造业和机器加工行业。

  8)CAN总线主要应用在汽车制造、公共交通车辆、机器人、液压系统、分散型U/O、电梯、医疗机械、工具机床、楼宇自动化等行业。

  9)HART主要应用在智能仪表和过程控制领域。

  10)WorldFIP ;主要应用在过程自动化、制造业自动化、电力及楼宇自动化等领域。

  工业以太网

  在工业控制领域中，集散控制系统和现场总线控制系统在一定程度上解决了现场设备实现分散化的问题，对于实现面向设备的自动化系统起到了巨大的推动作用，但由于现场总线标准过多，缺乏唯一性，因此，现场总线工业网络的进一步发展受到了极大的限制。另外，各大自动化设备供应商各自为营，不同总线产品大多不能共存于同一网络。这种多总线共存的现状与“建立统一开放的工业现场网络”渐行渐远，底层的现场总线与上层自动化网络之间不能兼容。

  早期的以太网无法推广到工业控制系统中的主要原因是物理层和介质层无法耐受恶劣工业环境，例如，高温、高压、高辐射、高干扰等。另一方面，标准以太网协议IEEE802.3的通信机制使得数据的传输时间可以被任意延迟，所以不满足工业控制对数据传输实时性的要求。对于工业控制系统来说，数据传输的实时性、数据通信时间的确定性是比数据传输速度更为重要的指标。标准以太网的这种不确定性和非实时性对于工业现场设备级的测控装置是致命的，若某个节点发生故障，往往有大量的故障信息向主控节点发送，此时网络上发生冲突是不可避免的，而冲突引起的报文重发必然会导致网络瘫痪，因此，只有解决了以太网的不确定性和实时性问题，才能将以太网应用到工业现场设备级。随着计算机技术和网络技术的迅速发展和广泛应用，硬件成本不断降低，计算机的运行速度和通信速率不断提高，工业以太网技术结合了标准以太网和现场总线的优势，在与其他局域网技术的竞争中脱颖而出，成为事实上的局域网标准。工业以太网产品具有安装方便、价格低廉等显著优势，其不断扩展的带宽也保证了未来系统升级的可能性。以太网技术在工业自动化的上层企业信息网络中已经得到广泛的应用，企业迫切希望将以太网技术应用于现场控制系统中，从而实现企业管理层、过程监控层和现场控制层一网到底的无缝集成。