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現場(chǎng)總線(xiàn)、以太網(wǎng)和兩者合并的真相
作者：
時(shí)間：2012-11-12
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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繼以太網(wǎng)和基于IP的協(xié)議成功地取代了用于自動(dòng)化的RS485和專(zhuān)用同軸電纜解決方案之后，經(jīng)常出現這種推測，即以太網(wǎng)將取代現場(chǎng)總線(xiàn)。同樣，自從所有類(lèi)型的以太網(wǎng)設備都能與同一個(gè)網(wǎng)絡(luò )連接后，常常出現這樣的建議，那就是以太網(wǎng)可能成為現場(chǎng)總線(xiàn)不能實(shí)現的單一協(xié)議問(wèn)題的解決方案。使用現場(chǎng)總線(xiàn)和以太網(wǎng)的相互關(guān)聯(lián)被極大地曲解了。本文進(jìn)一步探討了自動(dòng)化系統集成的真實(shí)性、每種網(wǎng)絡(luò )技術(shù)所扮演的角色以及用戶(hù)處理許多運行在以太網(wǎng)上專(zhuān)用協(xié)議的方法。
多年以來(lái)“現場(chǎng)總線(xiàn)”這個(gè)術(shù)語(yǔ)在許多方面經(jīng)常使用，很難說(shuō)出人們在使用這個(gè)詞時(shí)它的真正含義。例如，HART是現場(chǎng)總線(xiàn)嗎？Profibus和Modus也是現場(chǎng)總線(xiàn)嗎？使用這個(gè)詞時(shí)僅僅是指定義在IEC61158中的總線(xiàn)嗎？它僅僅和用于過(guò)程自動(dòng)化或機器自動(dòng)化和運動(dòng)控制的總線(xiàn)有關(guān)嗎？一種總線(xiàn)必須提供本征安全的能力才稱(chēng)得上是現場(chǎng)總線(xiàn)嗎？
在過(guò)去的幾年中，市場(chǎng)上有一種更加寬泛的定義解決了對現場(chǎng)總線(xiàn)的疑惑：現場(chǎng)總線(xiàn)可以指貫穿工廠(chǎng)層的在過(guò)程中將傳感器/發(fā)送器和執行器/閥門(mén)連接起來(lái)的任何自動(dòng)化總線(xiàn)。
這還是很難理解當人們說(shuō)傳感器層的網(wǎng)絡(luò )連接時(shí)他們的真正含義。這可以指它確實(shí)和傳感器和發(fā)送器連接，但是它通常是指與按順序連接到實(shí)際傳感器的遠程I/O塊相連接。
大多數現場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議不是專(zhuān)用的。許多是基于IEC或其他行業(yè)標準，例如用于以太網(wǎng)的IEEE標準。然而，由于容量低于以太網(wǎng)，因此它們看起來(lái)相對特殊。
什么是以太網(wǎng)和IP？
以太網(wǎng)這個(gè)名字也被廣泛地誤解了。許多時(shí)候當問(wèn)人們他們工廠(chǎng)中使用什么工業(yè)網(wǎng)絡(luò )協(xié)議時(shí)，今天他們會(huì )回答是“以太網(wǎng)”或“TCP/IP”，正如過(guò)去他們回答“RS485”或“RS232”一樣。這些實(shí)際上都是錯誤的，因為以太網(wǎng)和TCP/IP不是完整的協(xié)議堆棧，正如RS232和RS485不是協(xié)議一樣。然而，以太網(wǎng)和TCP/IP為一些新的工業(yè)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)提供了基礎。
協(xié)議堆棧的頂端是應用層協(xié)議。在這里你可以找到數據類(lèi)型和針對工業(yè)自動(dòng)化或其它任務(wù)的服務(wù)，例如網(wǎng)絡(luò )瀏覽（HTTP）、EMAIL（SMTP）、文檔傳輸（FTP）、網(wǎng)絡(luò )管理（SMTP）或其它功能的幾乎無(wú)限的陣列。
以太網(wǎng)和IP的實(shí)際能力一般與在這個(gè)平臺上能同時(shí)運行的數以千計的不同應用層協(xié)議有關(guān)。這就使網(wǎng)絡(luò )能同時(shí)通過(guò)所有不同類(lèi)型的設備做不同的事情而不產(chǎn)生沖突。然而，不同的設備連接到同一網(wǎng)絡(luò )并不意味它們之間能互相通信，這是由于它們常常使用不同的協(xié)議。雖然數以千計的以太網(wǎng)協(xié)議之間并不一定會(huì )產(chǎn)生沖突，但它們也并不能使設備之間互相通話(huà)。大部分以太網(wǎng)解決方案完全是專(zhuān)用的，因此當尋求互相作用的解決方案時(shí)，仔細地檢查應用層就變的非常重要。
在數以千計的使用以太網(wǎng)和IP的應用層協(xié)議當中，僅僅有少數是開(kāi)放的并特別用于工業(yè)自動(dòng)化的；大部分工廠(chǎng)只需要與少量的協(xié)議連接。工廠(chǎng)管理者的主要擔心就是為不同工業(yè)應用層 設計的以太網(wǎng)設備之間不能相互通話(huà)。例如，SMAR、Emerson和Yokogawa的控制器都使用以太網(wǎng)，但是它們之間不能通話(huà)。因此用戶(hù)必須避免將多種專(zhuān)用以太網(wǎng)解決方案混合，而是選擇一個(gè)開(kāi)放的工業(yè)應用層并貫穿整個(gè)工廠(chǎng)地使用。每個(gè)應用層協(xié)議有不同的功能和形成的原因。例如，大部分以太網(wǎng)設備支持SNMP，但是這不意味它們能夠參與同一個(gè)控制方案或能夠偵測控制器的故障。雖然SNMP能夠很好地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )管理，但是它除此以外別無(wú)其它功能。這樣SNMP只是工業(yè)協(xié)議的補充而并不能取代工業(yè)協(xié)議。
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