從現(xiàn)場總線技術(shù)到Ethernet的跨越

1、從現(xiàn)場總線技術(shù)到Ethernet的跨越        摘要：以FF總線DeltaV系統(tǒng)為例，闡述了現(xiàn)場總線較DCS的 優(yōu) 勢；分析了Ethernet應用于工業(yè)控制領域的優(yōu)勢及難點，并對它在工業(yè)自動化領域的應用作 了進一步的展望。1現(xiàn)場總線1.1現(xiàn)場總線較DCS的優(yōu)越性現(xiàn)場總線技術(shù)具有開放性、可互操作性和互用性、現(xiàn)場設備功能自治性、結(jié)構(gòu)高度分散性和 現(xiàn)場環(huán)境適應性等特點，它突破了DCS系統(tǒng)中通信由專用網(wǎng)絡的封閉系統(tǒng)來實現(xiàn)所造成的缺 陷，把基于封閉、專用的解決方案變成了基于公開化、標準化的解決方案，實現(xiàn)綜合自動化 的各

2、種功能；同時把DCS 集中與分散的系統(tǒng)結(jié)合起來，變成了新型的全分布結(jié)構(gòu)，依靠現(xiàn)場智能設備本身實現(xiàn)基本控 制功能。主要的優(yōu)勢在于： 節(jié)省硬件數(shù)量與投資，同時降低安裝費用及維護開銷。用戶具有高度的系統(tǒng)集成主動權(quán)。提 高了系統(tǒng)的準確性與可靠性。1.2DeltaV可調(diào)節(jié)過程系統(tǒng)概要 2Ethernet與工業(yè)控制2.1Ethernet的優(yōu)勢傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)在信息層采用Ethernet，在控制層和設備層采用不同的現(xiàn)場總線或其他專用 網(wǎng)絡。目前，隨著Ethernet技術(shù)的推廣，它已經(jīng)滲透到了控制層和設備層。幾乎所有的PLC 和遠程I/O供應商都能提供支持TCP/IP的Ethernet接口的產(chǎn)品。另外，交換技術(shù)

3、的快速發(fā)展已經(jīng)消除了應用于控制領域的障礙。它使每個網(wǎng)段內(nèi)節(jié)點之間數(shù) 據(jù)的傳輸可限在本地網(wǎng)段內(nèi)進行，不需經(jīng)過主干網(wǎng)，也不需占用其他網(wǎng)段帶寬；交換機各端 口之間的數(shù)據(jù)傳輸不再受CSMA/CD機制的制約。2.2Ethernet應用于工業(yè)現(xiàn)場的難點Ethernet通信的不確定性。由于采用隨機訪問介質(zhì)的方式，使網(wǎng)絡節(jié)點接收和發(fā)送信息的時 間變?yōu)椴豢深A測，因此Ethernet不具有實時性?？偩€供電問題。由于Ethernet以前主要應用于商業(yè)計算機通信，面向辦公室環(huán)境，一般的設 備和工作站(如計算機)本身已經(jīng)具備電源供電，因此沒有總線供電的要求。互操作性問題。嚴格意義上講，Ethernet并非一個完整的協(xié)議

4、。這種不開放性造成不同廠家 Ethernet設備之間不能相互操作，而且即使是同一廠家開發(fā)的不同Ethernet設備之間也有可 能不能透明訪問。本質(zhì)安全與安全防爆技術(shù)。由于Ethernet收發(fā)器本身功耗較大，一般在(6070)mA(5V工作 電源)，對辦公環(huán)境很安全，但對一些化工危險場合容易引起火花產(chǎn)生爆炸。同時，由于工業(yè)Ethernet已經(jīng)把傳統(tǒng)的3層網(wǎng)絡體系合為一體，在實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的同時，也 存 在網(wǎng)絡安全性，網(wǎng)絡生存性及傳輸速度的問題等。2.3Ethernet研究應用現(xiàn)狀3結(jié)論工業(yè)自動化技術(shù)離不開網(wǎng)絡技術(shù)和通訊技術(shù)。以太網(wǎng)作為現(xiàn)場總線，可以克服現(xiàn)場總線不能 與計算機網(wǎng)絡技術(shù)同步發(fā)展的弊病，可以避免現(xiàn)場總線技 術(shù)游離于計算機網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展之外，使現(xiàn)場總線技術(shù)與計算機網(wǎng)絡技術(shù)能很好的融合而形 成相互促進的局面。以太網(wǎng)真正運用到控制底層還有許多實際困難，但以太網(wǎng)應用于工業(yè)領 域的趨勢已不可阻擋。 參考文獻 1鄒益仁.現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的設計和開發(fā)M.國防工業(yè)出版社，2003.2成繼勛.現(xiàn)場總線標準與展望J.計算機技術(shù)與自動化，1999，11(增刊).