以太網與現(xiàn)場總線能否共存？

對于全球通信行業(yè)來說，一個非常重要的趨勢是不同通信網絡間的融合。與此相似，自動化領域近兩年來對于以太網是否會取代現(xiàn)場總線的討論也非常多。以太網多年來在全球應用廣泛，是一種成熟的通信標準，主要用于商業(yè)上的數(shù)據(jù)處理。進入工業(yè)自動化領域之后，其應用主要是解決管理層、生產指揮層和控制層的任務。

實際上，在美國，已經有許多工業(yè)以太網用于IO控制的例子，即變頻器、遠程IO站全部用工業(yè)以太網連在一起的全以太網結構，取代了現(xiàn)有的現(xiàn)場總線。但國內絕大多數(shù)工業(yè)以太網應用都僅用于連接PLC和HMI。因此，國內近兩年對于以太網取代現(xiàn)場總線討論非常熱鬧。

工業(yè)以太網及相關的產品設備，在現(xiàn)今的自動化技術中正在扮演著重要的角色。隨著交換網絡通信技術的產生和發(fā)展，工業(yè)以太網技術正在逐步進入工業(yè)應用場合。而且，由于交換機、冗余自愈、抗干擾和千兆網等技術和應用的發(fā)展，工業(yè)以太網已經逐漸在技術上具備了向下延伸的條件，許多新型控制器皆提供EthernetTCP/IP接口，目前的應用已經從管理層延伸到控制層。但在控制層以下，就是現(xiàn)場I/O層（傳感器和執(zhí)行器）還沒有形成規(guī)模應用。

目前情況下，生產流程過程自動化，與企業(yè)前面的采購、庫存管理、財務管理分別采用兩套系統(tǒng)，就是現(xiàn)場總線和ERP，這兩個系統(tǒng)必須能夠互相通訊才能起到控制的作用。但是ERP和現(xiàn)場總線的結合是有成本的，因為兩者的數(shù)據(jù)格式不同，數(shù)據(jù)的運行環(huán)境也不同，上面是管理層的Windows環(huán)境，下面是可編數(shù)控環(huán)境。不可否認，在這個前提下，從技術角度看，將已經在工業(yè)領域使用成熟的以太網應用向下延伸到自動化層，作為下一代現(xiàn)場總線，是一個非常理想的方案。

如同英特爾堅持不懈的提高芯片性能一樣，西門子等國際自動化巨頭也在推動自動化技術的發(fā)展。PROFIBUS國際組織推廣的工業(yè)以太網總線標準PROFINET就順應了這一市場趨勢。

PROFINET是分布式自動化標準的現(xiàn)代概念；它基于以太網，簡單且無需做任何改變地集成現(xiàn)有的現(xiàn)場總線系統(tǒng)（尤其是PROFIBUS系統(tǒng)）。這對于滿足從公司管理層到現(xiàn)場層的一致性要求是一個非常重要的方面。它的重大貢獻在于保護了用戶的投資，因為現(xiàn)有系統(tǒng)的部件仍可合并到PROFINET系統(tǒng)中去，無需進行任何更改。

當然，現(xiàn)在大多數(shù)廠家在選擇設備和系統(tǒng)時，還是會優(yōu)先考慮基于設備級的總線，因為好用而且便宜，還有很多種選擇，這也是以太網進入現(xiàn)場的阻礙之一?，F(xiàn)場總線已經經過了20多年的應用，從最初簡單的CON總線發(fā)展到目前共有8個不同的國際標準，基本上可以涵蓋不同工業(yè)的生產控制需求。

而且，從使用功能上來說，生產系統(tǒng)異常復雜，不同行業(yè)及同行業(yè)間的自動化需求千差萬別，比如說流程工業(yè)，一般生產線速度都很慢，以太網動輒幾十兆的數(shù)據(jù)傳輸量在這里看不到優(yōu)越性。而對于機械制造業(yè)來說，實時控制非常重要，目前以太網只能在應用層解決，物理層就不太容易，如果硬要實現(xiàn)，那成本又上去了。

另外，以太網進入自動化層還存在一些技術上的問題，比如，原來總線是兩條線，既送電又送數(shù)據(jù)，現(xiàn)在解決以太網是四根線，兩根送電兩根送數(shù)據(jù)。

此外，還存在安全問題，如何防止黑客的入侵？這些問題不改變以太網的性質是很難解決的。

因此，以太網完全取代現(xiàn)場總線是不可能的，現(xiàn)場總線必然會在自動化領域有自己的生存空間。而且，對于中國來說，目前最重要的不是以太網取代現(xiàn)場總線，而是應用和推廣總線。近幾年我去過很多上了ERP的工廠，但是真正做到計劃作業(yè)那層的有沒有呢？基本上沒有。為什么？生產線自動化沒有完成，沒有底下的信息，就無法完成設備使用和人力資源來排優(yōu)化。因為人有請假，設備有故障，你都預測不了，這個做不到，很難說信息化比較好地帶動了工業(yè)化。所以說自動化是信息化很好的載體，沒有自動化設施，信息化很難實施；沒有自動化，你怎么能實現(xiàn)生產效率生產周期提高呢？(end)

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