現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展與工業(yè)以太網(wǎng)綜述

　　為了在不同的網(wǎng)絡設備中實現(xiàn)互操作，公共應用層是。當前，多個組織正在為工業(yè)自動領(lǐng)域的

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

自動化的Ethernet，產(chǎn)生了一種基于控制和信息的協(xié)議（CIP）的新型Ethernet――工業(yè)實時Ethernet。

這是為傳輸控制協(xié)議/用戶數(shù)據(jù)協(xié)議/協(xié)議（TCP/UDP/IP）定義的、基于主機/客戶機的控制和信息協(xié)議。

Ethernet的CIP稱為Ethernet/IP。

　　CIP是專為工業(yè)控制設計的應用層協(xié)議，提供了訪問數(shù)據(jù)和控制設備操作的服務集。它采用用戶數(shù)據(jù)協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議（UDP/IP）和傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議（TCP/IP）作為Ethernet網(wǎng)上的控制和信息協(xié)議，允許發(fā)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(fā)、控制器互鎖等），通過UDP/IP完成的隱式報文中數(shù)據(jù)區(qū)包含實時I/O數(shù)據(jù)（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(tǒng)必不可少的控制、組態(tài)、數(shù)據(jù)采集服務功能。為面向自動化領(lǐng)域提供了Ethernet網(wǎng)上的工業(yè)自動化設備的互操作性和可換性。

　　最近，著名的工業(yè)通信技術(shù)國際組織――ODVA和PI在美國德州休斯敦新聞發(fā)布會上發(fā)表公開信，聲稱他們迄今為止相互競爭的現(xiàn)場總線――以太網(wǎng)解決議案要在OPC建議的DX協(xié)議下彼此協(xié)調(diào)以推進標準化工作。特別是就定義工業(yè)以太網(wǎng)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(wǎng)絡診斷議案；指導使用WEB技術(shù)；一致性測試需求；產(chǎn)生一種應用接口，以消除協(xié)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(shù)據(jù)交換和在以太網(wǎng)上報務器對服務器的通信。它是已存在的OPC數(shù)據(jù)訪問規(guī)范的擴充，它還擴充了運行時間內(nèi)的數(shù)據(jù)共享交換及實時協(xié)議應用的獨立性。利用擴充的OPC接口，可以協(xié)調(diào)和互聯(lián)不同現(xiàn)場總線組織的不同協(xié)議。OPC DX規(guī)范和源碼在2001年12月份公布，來自多個生產(chǎn)廠商的原型在2002年4月出現(xiàn)。

　　Ethernet作為為總線的前景、困難以及對策

　　1． Ethernet作為現(xiàn)場總線的前景

　　自動化系統(tǒng)和管理管理的進一步融合，WEB技術(shù)和無線等應用促使自動網(wǎng)絡采用通用的Ethernet。
　　主流自動化廠商對Ethernet工業(yè)應用的積極態(tài)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(fā)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(yōu)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(lǐng)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(tài)表明，對Ethernet的預期仍然保守。

　　2． 促進工業(yè)Ethernet應用對中國產(chǎn)業(yè)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(yōu)勢，跟蹤并采用國際光先進和技術(shù)可以發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢，迅速縮短與發(fā)達國家的差距。

　　采用開放、免費并且知識產(chǎn)權(quán)限制的技術(shù)Ethernet和TCP/IP，可以節(jié)約資金，減少技術(shù)的領(lǐng)帶性，并有得自主知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)的開發(fā)。

　　減少專有網(wǎng)絡的影響，有利于形成公平的市場競爭環(huán)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(shù)，可以促進WEB自動化等更先進技術(shù)的和模式在中國的應用有得制造業(yè)中間件軟件市場的形成，為中國參與下一波國際技術(shù)競爭創(chuàng)造良好的條件。