用戶對更廣泛的實際應(yīng)用領(lǐng)域和更強的環(huán)境適應(yīng)能力的要求促進了工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議的發(fā)展葡债。
　　數(shù)字時代來臨了清寇！僅僅過了那么幾十年训堆，控制工程師們就開始用數(shù)字協(xié)議來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的4-20mA模擬控制系統(tǒng)協(xié)議了露戒。數(shù)字信號控制的優(yōu)點是毋庸置疑的——確定性椒功、接線簡化、速度更快趋肖、以及可以對設(shè)備進行遠程調(diào)試或故障檢查的能力硫舞，等等。這些優(yōu)點讓數(shù)字控制的起步一帆風(fēng)順乍询，控制工程師們也開始著手盡快將其標準化铅惋。而應(yīng)其需要，工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議也隨之進化成符合數(shù)字控制要求的工具椰锹，并已適用于多種應(yīng)用環(huán)境泪滥。
　　根據(jù)5年前Reed Corporate Research的一項控制產(chǎn)品研究調(diào)查，使用4-20mA標準的產(chǎn)品當時仍然占主導(dǎo)地位啰蹲。但現(xiàn)在情況已發(fā)生了變化园凫。在最近的一次調(diào)查中，有295個人回答了關(guān)于工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議的在線提問懒竖。由于以太網(wǎng)能有效地促進公司內(nèi)部聯(lián)系十碗，因此無怪乎53%的受訪者表示工程項目最需要工業(yè)以太網(wǎng)相關(guān)的專業(yè)人員，之后依次為IT信息技術(shù)人員（34%）舅洋、現(xiàn)場工程師（23%）汉惫、生產(chǎn)管理者（22%）以及處于第三梯隊的用戶/技術(shù)支持（8%）和測試工程師（8%）等。
　　網(wǎng)絡(luò)的使用
　　控制工程師們將以太網(wǎng)運用于現(xiàn)場的各個領(lǐng)域（請見左圖）著摔。圖上的數(shù)據(jù)顯示與2006年進行的一次調(diào)查基本吻合雪位，只有一個明顯的區(qū)別：用于商業(yè)管理的以太網(wǎng)最近幾年來已經(jīng)快速普及開來，日常生產(chǎn)的各級管理層間的信息互享已成為全球經(jīng)濟中跨國運作的基礎(chǔ)條件和標志之一梨撞。
　　以太網(wǎng)協(xié)議用戶主要分布在以下應(yīng)用領(lǐng)域：監(jiān)控或數(shù)據(jù)采集（78%）、控制（68%）香罐、制造層的運營或執(zhí)行（63%）卧波、企業(yè)層的運營（58%）时肿，以及較低端的I/O（48%）、傳動機構(gòu)（37%）和傳感器（24%）港粱。在控制系統(tǒng)領(lǐng)域螃成，工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)的使用主要集中于邏輯控制方面（PC 89%、PLC 79%查坪、可編程自動化控制器 66%）寸宏，此外還有傳感器方面（視覺系統(tǒng) 37%、溫度傳感器/轉(zhuǎn)換器 18%偿曙、流量傳感器/轉(zhuǎn)換器 17%）以及傳動裝置（例如開關(guān)閥 18%和控制閥 14%）氮凝。
　　根據(jù)回復(fù)的統(tǒng)計來看，監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（SCADA）顯然是以太網(wǎng)現(xiàn)場應(yīng)用中
　　最常用和重要的一項附直，比排名第二的診斷黎蠢、測試和維護多出接近一半的選票。
　　最常用的協(xié)議
　　根據(jù)調(diào)查反饋矢锯，最常用的十大工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議依次是：
　　■  TCP/IP (本國內(nèi))—95%
　　■  EtherNet/IP—88%
　　■  Modbus TCP—81%
　　■  UDP (本國內(nèi))—79%
　　■  Fieldbus Foundation High Speed Internet (HSE)—43%
　　■  EtherCAT—41%
　　■  SERCOS III—38%
　　■  Profibus Profinet—36%
　　■  CC-Link IE (Gigabit Ethernet)—31%
　　■  Ethernet Powerlink—27%
　　其他的協(xié)議包括VARAN（通用自動化隨機接入網(wǎng)絡(luò)）岔歼、Japan Electrical Manufacturers Association的FL-net (OPCN-2)、synqNet跛猛、Mechatrolink III帘既，以及SafetyNet。請參閱本文后的包括十大協(xié)議在內(nèi)的產(chǎn)品目錄儡绩。
　　所有這些協(xié)議都是符合標準的顷敞，大部分出自于各大公司之手。這一點在下圖所示的理想的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議所應(yīng)具有的特征清單中表現(xiàn)得相當明顯较搔。
　　在被問及的34個特征選項中寡瘩，高速能力（66%）被列為最為重要的特征。緊隨其后的依次是設(shè)備的可用性（65%）屈淫、可升級性（60%）管书、可使用商業(yè)以太網(wǎng)現(xiàn)貨的能力（60%），以及用于自動化控制應(yīng)用的能力（60%）截碴。
　　受訪者選擇的“非常重要”的特征中梳侨，前七項的數(shù)量非常接近，第七項僅比第一項少7個百分點日丹。
　　這前五項的排名情況與2006年的調(diào)查結(jié)果基本一致走哺，只有一項例外：采用10/100 base的T/TX以太網(wǎng)介質(zhì)的重要性由第五降到了第十；而取代它位置的則是數(shù)據(jù)傳輸?shù)礁呒壪到y(tǒng)的簡便性哲虾。這一變化說明以太網(wǎng)協(xié)議正在向更廣泛也更復(fù)雜的企業(yè)級系統(tǒng)中滲透丙躏。
　　調(diào)查結(jié)果顯示，92%的受訪人已經(jīng)在工廠級系統(tǒng)上開始使用以太網(wǎng)束凑。而剩余的8%雖然還沒開始晒旅，但也已經(jīng)在計劃中了栅盲。在這一部分的受訪者中，有59%表示將在來年啟動計劃废恋，其余的41%也都表示將在13-24個月內(nèi)正式開始動作谈秫。
　　而使用以太網(wǎng)的控制系統(tǒng)對我們來說已經(jīng)不能算稀罕玩意了。在控制行業(yè)的受訪者中有17%表示已經(jīng)使用這類系統(tǒng)10年甚至更長時間了鱼鼓，其中很多可能不是獨立的系統(tǒng)私免，而是其使用的DCS為主的控制系統(tǒng)的一部分。DCS半摔，眾所周知檀抡，在使用以太網(wǎng)方面，已經(jīng)有了很長一段歷史了碱框。而使用了6-10年的受訪者占總數(shù)的29%层漠；2-5年的占34%；兩年的占12%册灾；而一年的為8%涨旨。
　　盡管以太網(wǎng)控制協(xié)議的可選種類還很有限，現(xiàn)場安裝調(diào)試也較為復(fù)雜拷拗，但控制業(yè)內(nèi)人士仍舊表示槽叮，比起其他任何常用的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，他們更青睞于以太網(wǎng)架構(gòu)涩霞。63%的人選擇了非常滿意津贩，36%選擇了一定程度上的滿意，而只有1%的人對其感到失望睦绍。
　　當被詢問到對安裝以太網(wǎng)控制系統(tǒng)的經(jīng)驗建議時尝江，控制工程師們都不約而同地提到了自己學(xué)習(xí)接受培訓(xùn)的努力經(jīng)歷。文字建議例如“先好好做好功課”英上、“先自己好好了解下實時以太網(wǎng)”炭序，以及“花點時間徹底弄懂所有的適用選擇”之類不勝枚舉。但是對于擁有99%滿意度的工業(yè)以太網(wǎng)控制協(xié)議來說苍日，所有花費在介紹惭聂、推薦、購買和安裝這個系統(tǒng)上的時間都是值得的相恃。
　　EtherNet/IP：制造業(yè)
　　EtherNet/IP是采用Common Industrial Protocol (CIP)作為其上層通信協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)家族的一員辜纲。CIP將一組消息和服務(wù)用于制造業(yè)的自動化應(yīng)用，包括控制拦耐、安全性耕腾、同步、動作、配置和信息扫俺。它采用介質(zhì)獨立接口炮温，由數(shù)百家供應(yīng)商支持著，并統(tǒng)一了整個制造業(yè)的通信方式核必。其生產(chǎn)者-消費者服務(wù)模式讓用戶可以同時進行控制、配置和采集智能在線設(shè)備上的數(shù)據(jù)品糯，或者將一個網(wǎng)絡(luò)作為分布各處的CIP網(wǎng)絡(luò)的主線進行工作荒鳖。同時，它也能與標準互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議和標準工業(yè)協(xié)議兼容蛔交，例如用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)腛PC等末昂。
　　TCP/IP：迷失了目標？
　　最早的以太網(wǎng)協(xié)議TCP/IP是由Internet Engineering Task Force (IETF)提出并推廣的镐访，最初是為商業(yè)用途的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的二蚓，目前已經(jīng)成為最普遍的用于工業(yè)以太網(wǎng)的傳輸協(xié)議之一。以太網(wǎng)TCP/IP是一個通信協(xié)議包限榆，主要用于連接互聯(lián)網(wǎng)上的主機停就，并已經(jīng)成為了網(wǎng)絡(luò)間數(shù)據(jù)傳輸實質(zhì)上的標準協(xié)議。 Internet Engineering Task Force
　　Modbus TCP：建立在標準以上
　　Modbus TCP協(xié)議是一個1979年就已進入市場的消息結(jié)構(gòu)協(xié)議笆唧，主要用于建立主-從/客戶-服務(wù)器系統(tǒng)與智能設(shè)備之間的通信颈癌。作為一種簡單的消息結(jié)構(gòu)，Modbus獨立于基礎(chǔ)的物理層岸裙。它將一個通用的猖败、可擴展的、普遍使用的物理網(wǎng)絡(luò)（以太網(wǎng)）與一個通用的網(wǎng)絡(luò)標準（TCP/IP）降允，以及一個供應(yīng)商中立的數(shù)據(jù)表現(xiàn)方式結(jié)合起來恩闻。以太網(wǎng)接口502是Modbus TCP協(xié)議的制定接口。Modbus TCP能工作在以太網(wǎng)剧董、光纖或其他主流無線網(wǎng)絡(luò)如Wi/Fi幢尚、無線電、GPRS送滞，以及藍牙的環(huán)境下侠草，其協(xié)議包含了TCP/IP本身。

　　UDP：事務(wù)優(yōu)先
　　用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UDP）能在一個交互連接的計算機網(wǎng)絡(luò)里使用帶有自尋址數(shù)據(jù)包的封包交換計算機通信模式犁嗅。UDP的基礎(chǔ)是互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）边涕，它為應(yīng)用程序軟件通過最簡單的協(xié)議途徑將信息傳送到其他程序提供了支持。該協(xié)議是面向事務(wù)的協(xié)議褂微，無法保證發(fā)送和復(fù)制的安全性功蜓。

　　HSE：全廠控制
　　高速以太網(wǎng)（HSE）被稱作是一項關(guān)鍵性的企業(yè)整合技術(shù)，尤其是在任務(wù)關(guān)鍵型應(yīng)用上宠蚂。它是FF現(xiàn)場總線基金會的高性能網(wǎng)絡(luò)丑辖，采用以太網(wǎng)架構(gòu)和TCP/IP協(xié)議卷芜，最適合用于工廠的控制主網(wǎng)。HSE采用了100 Mbit/s的傳輸速率咏编，同樣適用于設(shè)備和子系統(tǒng)的集成元粹，和數(shù)據(jù)服務(wù)器技術(shù)例如OPC的集成，支持現(xiàn)場總線的所有功能理侄，包括標準功能塊勺激、電子設(shè)備表述語言EDDL，以及為高級過程和分布式/混合式/批控制使用的高度專業(yè)化的靈活的功能塊限牢。
　　EtherCAT：快速捎滴，經(jīng)濟
　　EtherCAT是一種開放式的實時以太網(wǎng)絡(luò)，它可以通過雙絞線或者光纜在30ms內(nèi)上傳1000個分布式數(shù)字I/O點戈裳，或在100ms內(nèi)上傳100個創(chuàng)建軸對象的低層指令悉契。EtherCAT不需要交換機或集線器，開放的以太網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)幫助它擁有幾乎無限的網(wǎng)絡(luò)擴展能力和垂直整合的優(yōu)化能力橘蹭，并因此獲得了快速而又經(jīng)濟的實際效果憔辞。EtherCAT是一種符合IEC、ISO晦嵌、SEMI的標準同辣。
　　SERCOS III：動作，I/O
　　SERCOS III是一種開放式的實時工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議——屬于IEC 61784-2 和IEC 61158標準的一部分惭载。它能在較短的循環(huán)時間和較低的網(wǎng)絡(luò)抖動的情況下實現(xiàn)高精確度的控制旱函，是早期SERCOS的升級版本，并可以不需要交換機或集線器獨立工作描滔。新的功能包括同步棒妨、多動作控制間的通信，以及一款強大的分散式I/O模塊管理軟件含长。
　　Profinet：兼容性
　　Profinet據(jù)稱能夠?qū)崿F(xiàn)自動化工程中任何所需要的功能：離散控制券腔、過程控制、動作控制拘泞、點對點整合纷纫、垂直整合、安全保障陪腌，等等辱魁。它采用標準的IEEE 802.3以太網(wǎng)協(xié)議，并同樣能工作在IEEE 802.11的無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中叼稍。它能在1ms內(nèi)完成對150個動作指令的控制轨赦，同時只有1ms的抖動。它被認為是唯一適用于工廠資產(chǎn)管理和其他生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)相關(guān)信息的通信的工業(yè)以太網(wǎng)標準。
　　CC-Link：全新的千兆以太網(wǎng)絡(luò)
　　CC-Link Partner Association (CPLA)開發(fā)了一種千兆工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議谈芬，CC-Link IE徙祥，可以將網(wǎng)絡(luò)通信的速度提高到接近底板傳輸?shù)乃俣取Ｋ侨虻谝粋€開放標準式蠢、1gb/s的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)廉贤，采用雙環(huán)拓撲結(jié)構(gòu)的標準以太網(wǎng)IEEE 802.3z多模光纜構(gòu)建。CC-Link僅使用網(wǎng)絡(luò)自備內(nèi)存就能正常工作遥妒，不需要交換機或集線器的支持楔答。　　Ethernet-Powerlink：更高的價值圣界，更高的速度
　　Ethernet-Powerlink Standardization Group (EPSG)宣稱他們的協(xié)議對機器操作者和工廠運作者來說，具有極高的使用價值监灌，包括以下功能：安全性（T哣 Rheinland標準贷币，特別適用于要求SIL 3保護的系統(tǒng)）、冗余能力亏狰、與CANopen的兼容役纹、用戶可對網(wǎng)絡(luò)拓撲自由進行選擇、支持熱插拔暇唾、抗背景流量干擾的能力促脉，以及方便的系統(tǒng)診斷能力。
　　FL-Net：連接工廠層
　　FL-net (OPCN-2)協(xié)議策州，是一款由日本Japan Electrical Manufacturers’ Association (JEMA)開發(fā)的用于PLC與其他控制單元互相交換控制數(shù)據(jù)的高速以太網(wǎng)協(xié)議瘸味。它支持包括UDP/IP與FA link在內(nèi)眾多協(xié)議，作用于UDP/IP的上層網(wǎng)絡(luò)够挂。

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