工業(yè)以太網(wǎng)與現(xiàn)場總線的區(qū)別和特點(diǎn)

　　前言:
　　以太網(wǎng)及TCP/IP通信技術(shù)在IT行業(yè)獲得了很大的成功, 成為IT行業(yè)應(yīng)用中首選的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。近年來，由于國際現(xiàn)場總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化工作沒有達(dá)到人們理想中的結(jié)果，以太網(wǎng)及TCP/IP技術(shù)逐步在自動化行業(yè)中得到應(yīng)用，并發(fā)展成為一種技術(shù)潮流。
　　以太網(wǎng)在自動化行業(yè)中的應(yīng)用應(yīng)該區(qū)分為兩個方面問題，或者說兩個層次的問題。一是工廠自動化技術(shù)與IT技術(shù)結(jié)合，與互連網(wǎng)Internet技術(shù)結(jié)合，成為未來可能的制造業(yè)電子商務(wù)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)制造技術(shù)雛形。大多數(shù)專家們對自動化技術(shù)這種發(fā)展趨勢給予肯定的評價。另一個方面，即以太網(wǎng)能否在工業(yè)過程控制底層，也就是設(shè)備層或稱為現(xiàn)場層廣泛應(yīng)用？ 能否成為甚至取代現(xiàn)有的現(xiàn)場總線技術(shù)成為統(tǒng)一的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)？這些問題實(shí)為目前自動化行業(yè)專家們爭論的熱點(diǎn)。本文將只就這一問題,從以太網(wǎng)與現(xiàn)場總線的技術(shù)比較出發(fā),談?wù)剛€人看法。
　　1． 以太網(wǎng)指的是什么
　　什么是“以太網(wǎng)”？以及相關(guān)的IEEE 802.3及TCP/IP技術(shù)? 這對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)工程師可能是基本常識，但我們自動化技術(shù)工程師未必清楚。在討論以太網(wǎng)與自動化技術(shù)及現(xiàn)場總線技術(shù)之前,有必要先澄清一下這幾個基本術(shù)語的含義。筆者查閱了有關(guān)資料，現(xiàn)將有關(guān)“以太網(wǎng)”、IEEE 802.3及TCP/IP相關(guān)的技術(shù)背景摘要如下:
　　(1) 以太網(wǎng):
　　1975年: 美國施樂(Xerox)公司的Palo Alto研究中心研制成功[METC76]，該網(wǎng)采用無源電纜作為總線來傳送數(shù)據(jù)幀，故以傳播電磁波的“以太(Ether)”命名。
　　1981年：美國施樂(Xerox)公司+數(shù)字裝備公司(Digital)+英特爾(Intel)公司聯(lián)合推出以太網(wǎng)(EtherNet)規(guī)約[ETHE80]
　　1982年：修改為第二版，DIX Ethernet V2
　　因此：“以太網(wǎng)”應(yīng)該是特指“DIX Ethernet V2”所描述的技術(shù)。
　　
　　 (2) IEEE802.3
　　80年代初期: 美國電氣和電子工程師學(xué)會IEEE 802委員會制定出局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu), 即IEEE 802參考模型.
　　IEEE 802參考模型相當(dāng)于OSI模型的最低兩層:
　　
　　1983年：IEEE 802 委員會以美國施樂(Xerox)公司+數(shù)字裝備公司(Digital)+英特爾(Intel)公司提交的DIX Ethernet V2為基礎(chǔ)，推出了IEEE802.3
　　IEEE802.3又叫做具有CSMA/CD(載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測)的網(wǎng)絡(luò)。CSMA/CD是IEEE802.3采用的媒體接入控制技術(shù)，或稱介質(zhì)訪問控制技術(shù)。
　　
　　因此: IEEE802.3 以“以太網(wǎng)”為技術(shù)原形，本質(zhì)特點(diǎn)是采用CSMA/CD 的介質(zhì)訪問控制技術(shù)。“以太網(wǎng)”與IEEE802.3略有區(qū)別。但在忽略網(wǎng)絡(luò)協(xié)議細(xì)節(jié)時, 人們習(xí)慣將IEEE802.3稱為”以太網(wǎng)”。
　　
　　與IEEE 802 有關(guān)的其它網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：
　　IEEE 802.1—概述、體系結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)互連，以及網(wǎng)絡(luò)管理和性能測量。
　　IEEE 802.2—邏輯鏈路控制LLC。最高層協(xié)議與任何一種局域網(wǎng)MAC子層的接口。
　　IEEE 802.3—CSMA/CD網(wǎng)絡(luò)，定義CSMA/CD總線網(wǎng)的MAC子層和物理層的規(guī)范。
　　IEEE 802.4—令牌總線網(wǎng)。定義令牌傳遞總線網(wǎng)的MAC子層和物理層的規(guī)范。
　　IEEE 802.5—令牌環(huán)形網(wǎng)。定義令牌傳遞環(huán)形網(wǎng)的MAC子層和物理層的規(guī)范。
　　IEEE 802.6—城域網(wǎng)。
　　IEEE 802.7—寬帶技術(shù)。
　　IEEE 802.8—光纖技術(shù)。
　　IEEE 802.9—綜合話音數(shù)據(jù)局域網(wǎng)。
　　IEEE 802.10—可互操作的局域網(wǎng)的安全。
IEEE 802.11—無線局域網(wǎng)。
　　IEEE 802.12—優(yōu)先高速局域網(wǎng)(100Mb/s)。
　　IEEE 802.13—有線電視(Cable-TV)
　　
　　(3) TCP/IP協(xié)議
　　TCP/IP是多臺相同或不同類型計算機(jī)進(jìn)行信息交換的一套通信協(xié)議。TCP/IP協(xié)議組的準(zhǔn)確名稱應(yīng)該是internet協(xié)議族，TCP和IP是其中兩個協(xié)議。而internet協(xié)議族TCP/IP還包含了與這兩個協(xié)議有關(guān)的其它協(xié)議及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，如用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UDP）、地址轉(zhuǎn)化協(xié)議（ARP）和互連網(wǎng)控制報文協(xié)議（ICMP）。由于TCP/IP是internet采用的協(xié)議組，所以將TCP/IP體系結(jié)構(gòu)稱作internet體系結(jié)構(gòu)。
　　以太網(wǎng)是TCP/IP使用最普遍的物理網(wǎng)絡(luò)，實(shí)際上TCP/IP技術(shù)支持各種局域網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，包括：令牌總線、令牌環(huán)、FDDI（光纖分布式數(shù)據(jù)接口）、SLIP
　　（串行線路IP）、PPP（點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議）、X2.5數(shù)據(jù)網(wǎng)等。見圖1：TCP/IP技術(shù)支持的各種局域網(wǎng)絡(luò)協(xié)議
　　由于TCP/IP是世界上最大的Internet采用的協(xié)議組，而TCP/IP底層物理網(wǎng)絡(luò)多數(shù)使用以太網(wǎng)協(xié)議，因此，以太網(wǎng)+TCP/IP成為IT行業(yè)中應(yīng)用最普遍的技術(shù)。
　　本文主題中所提到的“以太網(wǎng)”，按習(xí)慣主要指IEEE 802.3協(xié)議，如果進(jìn)一步采用TCP/IP協(xié)議族，則采用“以太網(wǎng)+TCP/IP”來表