1、10種現(xiàn)場總線標準與工業(yè)以太網(wǎng)種現(xiàn)場總線標準與工業(yè)以太網(wǎng)第第1 部分部分 10種現(xiàn)場總線標準種現(xiàn)場總線標準按照國際電工委員會按照國際電工委員會IEC/SC65C的定義，安裝在制的定義，安裝在制造或過程區(qū)域的現(xiàn)場裝置與控制室的自動控制裝置之造或過程區(qū)域的現(xiàn)場裝置與控制室的自動控制裝置之間的數(shù)字式、串行和多點通信的數(shù)據(jù)總線稱為現(xiàn)場總間的數(shù)字式、串行和多點通信的數(shù)據(jù)總線稱為現(xiàn)場總線。線。根據(jù)使用場合和用途不同，現(xiàn)場總線又分為根據(jù)使用場合和用途不同，現(xiàn)場總線又分為H1低速低速現(xiàn)場總線和現(xiàn)場總線和H2高速現(xiàn)場總線。高速現(xiàn)場總線。 IEC/SC65C最初定義的最初定義的H1總線為用于制造或過程區(qū)總線為用于

2、制造或過程區(qū)域的、通過兩根傳輸線向現(xiàn)場裝置供電的低速串行總域的、通過兩根傳輸線向現(xiàn)場裝置供電的低速串行總線；線； H2總線為無需解決兩線制供電、用于裝置間傳送總線為無需解決兩線制供電、用于裝置間傳送信息的高速串行總線。信息的高速串行總線。H1和和H2總線相輔相成構(gòu)成了完整的工業(yè)自動化系統(tǒng)總線相輔相成構(gòu)成了完整的工業(yè)自動化系統(tǒng)信息通信網(wǎng)絡(luò)。信息通信網(wǎng)絡(luò)。Type1 TS61158 現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線 1998年前，年前，IEC/SC65C只推薦一種類型的現(xiàn)只推薦一種類型的現(xiàn)場總線，該總線主要采納場總線，該總線主要采納Foundation Fieldbus總總線和線和WorldFIP總線基本技術(shù)，并

3、嚴格按照總線基本技術(shù)，并嚴格按照IEC定定義制定現(xiàn)場總線標準。它支持各種工業(yè)領(lǐng)域的信義制定現(xiàn)場總線標準。它支持各種工業(yè)領(lǐng)域的信息處理、監(jiān)視和控制系統(tǒng)，用于過程控制傳感器、息處理、監(jiān)視和控制系統(tǒng)，用于過程控制傳感器、執(zhí)行器和本地控制器之間的低級通信，可以與工執(zhí)行器和本地控制器之間的低級通信，可以與工廠自動化的廠自動化的PLC實現(xiàn)互連。實現(xiàn)互連。 Type1通用現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通用現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) H1主要用于現(xiàn)場級，其速率為主要用于現(xiàn)場級，其速率為31.25Kbps，負責兩線制向現(xiàn)場儀表供電，支持帶總線供，負責兩線制向現(xiàn)場儀表供電，支持帶總線供電設(shè)備的本質(zhì)安全電設(shè)備的本質(zhì)安全H2面向過程控制級、

4、監(jiān)控管理級面向過程控制級、監(jiān)控管理級和高速工廠自動化的應(yīng)用，其速和高速工廠自動化的應(yīng)用，其速率為率為1，2.5和和100Mbps。TYPE 2 Ethernet/IP以太網(wǎng)工業(yè)協(xié)議是一種開放的工業(yè)網(wǎng)以太網(wǎng)工業(yè)協(xié)議是一種開放的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，它使用有源星形拓撲結(jié)構(gòu)，可以將絡(luò)，它使用有源星形拓撲結(jié)構(gòu)，可以將10Mbps和和100Mbps產(chǎn)品混合使用。該協(xié)議在產(chǎn)品混合使用。該協(xié)議在TCP/UDP/IP之上之上附加控制和信息協(xié)議（附加控制和信息協(xié)議（CIP），提供一個公共的應(yīng)用），提供一個公共的應(yīng)用層。層。CIP的控制部分用于實時的控制部分用于實時I/O報文，其信息部分用報文，其信息部分用于報文交換。于報文

5、交換。ControlNet和和Ethernet/IP都使用該協(xié)都使用該協(xié)議通信，分享相同的對象庫、對象和設(shè)備行規(guī)，使得議通信，分享相同的對象庫、對象和設(shè)備行規(guī)，使得多個供應(yīng)商的設(shè)備能在上述整個網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)即插即用。多個供應(yīng)商的設(shè)備能在上述整個網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)即插即用。對象的定義是嚴格的，在同一種網(wǎng)絡(luò)上支持實時報文、對象的定義是嚴格的，在同一種網(wǎng)絡(luò)上支持實時報文、組態(tài)和診斷。為了提高工業(yè)以太網(wǎng)的實時性能，組態(tài)和診斷。為了提高工業(yè)以太網(wǎng)的實時性能，ODVA（開放的（開放的DeviceNet供應(yīng)商協(xié)會）于供應(yīng)商協(xié)會）于2003年年8月公布月公布IEEE1588“用于用于Ethernet/IP實時控制應(yīng)用的實

6、時控制應(yīng)用的時鐘同步時鐘同步”標準。標準。 Type2 ControlNet和Ethernet/IP現(xiàn)場總線 Type2 現(xiàn)場總線系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) TYPE 3TYPE 4通信方式采用虛擬令牌（通信方式采用虛擬令牌（Virtual Token）傳遞方式。）傳遞方式。只有主站可以擁有令牌，主站在擁有令牌時，可以向只有主站可以擁有令牌，主站在擁有令牌時，可以向從站發(fā)出一個請求，從站在從站發(fā)出一個請求，從站在390 s內(nèi)訪問總線，以保內(nèi)訪問總線，以保存在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)立即返回一個響應(yīng)，從而完成一次存在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)立即返回一個響應(yīng)，從而完成一次通信循環(huán)。數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的存儲順序是符合通信循環(huán)。數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的存

7、儲順序是符合FIFO機機制的每個節(jié)點含有一個通用的單芯片微處理器，可以制的每個節(jié)點含有一個通用的單芯片微處理器，可以完成測量、標定、轉(zhuǎn)換和應(yīng)用功能。完成測量、標定、轉(zhuǎn)換和應(yīng)用功能。P-NET總線的物總線的物理層采用理層采用RS-485標準，使用屏蔽雙絞線通信電纜，標準，使用屏蔽雙絞線通信電纜，當通信頻率為當通信頻率為76.8KHz時，傳輸距離可達到時，傳輸距離可達到1.2km。P-NET采用采用NRZ異步傳輸方式。異步傳輸方式。節(jié)點（節(jié)點（Node）：節(jié)點是指連結(jié)到總線上的設(shè)備。）：節(jié)點是指連結(jié)到總線上的設(shè)備。P-NET協(xié)議的節(jié)點包括三種類型：主站、從站協(xié)議的節(jié)點包括三種類型：主站、從站和網(wǎng)關(guān)

8、。和網(wǎng)關(guān)。主站（主站（Master）：在）：在P-NET協(xié)議中是惟一可以擁有令牌，并發(fā)出請求信息的節(jié)點，主站對總線協(xié)議中是惟一可以擁有令牌，并發(fā)出請求信息的節(jié)點，主站對總線的訪問是主動的。在主站獲得總線令牌后允許在一定的時間內(nèi)訪問總線，擁有一次令牌只能發(fā)的訪問是主動的。在主站獲得總線令牌后允許在一定的時間內(nèi)訪問總線，擁有一次令牌只能發(fā)送一次請求，主站在使用完令牌后即將令牌傳給下一個主站。送一次請求，主站在使用完令牌后即將令牌傳給下一個主站。從站（從站（Slave）：在收到主站的請求后，在一定的時間內(nèi)返回相應(yīng)的響應(yīng)，從站不能擁有令牌，）：在收到主站的請求后，在一定的時間內(nèi)返回相應(yīng)的響應(yīng)，從站不能

9、擁有令牌，對總線的訪問是被動的，只有在被某個主站訪問時才能占用總線返回響應(yīng)。對總線的訪問是被動的，只有在被某個主站訪問時才能占用總線返回響應(yīng)。網(wǎng)關(guān)（網(wǎng)關(guān)（Gateway）:是連接兩個或更多段總線的設(shè)備。是連接兩個或更多段總線的設(shè)備。P-NET是多段多網(wǎng)絡(luò)總線，段與段之間以是多段多網(wǎng)絡(luò)總線，段與段之間以網(wǎng)關(guān)相連。網(wǎng)關(guān)即起到隔離總線段的作用，又在段與段之間進行信息的傳遞，實現(xiàn)不同總線段網(wǎng)關(guān)相連。網(wǎng)關(guān)即起到隔離總線段的作用，又在段與段之間進行信息的傳遞，實現(xiàn)不同總線段之間的通信。之間的通信。虛擬令牌：虛擬令牌：P-NET通信協(xié)議遵循虛擬令牌制傳遞方式。所謂虛擬令牌就是在各主站訪問總線時，通信協(xié)議遵循

10、虛擬令牌制傳遞方式。所謂虛擬令牌就是在各主站訪問總線時，并沒有實際的令牌在各個主站之間傳遞，傳輸?shù)囊粠畔⒅胁⒉话钆谱止?jié)。各主站對總線并沒有實際的令牌在各個主站之間傳遞，傳輸?shù)囊粠畔⒅胁⒉话钆谱止?jié)。各主站對總線的訪問遵循一定的時間機制，這是通過空閑總線位周期計數(shù)器和總線訪問計數(shù)器來實現(xiàn)的。的訪問遵循一定的時間機制，這是通過空閑總線位周期計數(shù)器和總線訪問計數(shù)器來實現(xiàn)的。空閑總線位周期計數(shù)器（空閑總線位周期計數(shù)器（Idle Bus Bit Period Counter）：空閑總線位周期計數(shù)器是用來計算總線）：空閑總線位周期計數(shù)器是用來計算總線上沒有主站訪問的周期數(shù)的，它總是從上沒有主站訪

11、問的周期數(shù)的，它總是從40開始增加，遇到一個空閑位周期，則開始增加，遇到一個空閑位周期，則“空閑總線位周空閑總線位周期計數(shù)器期計數(shù)器”增加增加10，遇到主站訪問總線，遇到主站訪問總線，“空閑總線位周期計數(shù)器空閑總線位周期計數(shù)器” 重新從重新從40開始計。開始計。總線訪問計數(shù)器（總線訪問計數(shù)器（Bus Access Counter）：總線訪問計數(shù)器是用來紀錄訪問總線的主站的站號，）：總線訪問計數(shù)器是用來紀錄訪問總線的主站的站號，并且利用該站號來實現(xiàn)總線的同步。每次令牌從一個主站傳給另一個主站時并且利用該站號來實現(xiàn)總線的同步。每次令牌從一個主站傳給另一個主站時“總線訪問計數(shù)器總線訪問計數(shù)器”都要加

12、都要加1，訪問總線的主站的站號要與總線訪問計數(shù)器的值相等，否則會出現(xiàn)總線不同步錯誤。，訪問總線的主站的站號要與總線訪問計數(shù)器的值相等，否則會出現(xiàn)總線不同步錯誤。Tpye5 FF HSE現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線 1998年，美國年，美國Fieldbus Foundation（FF）基金會決定采用）基金會決定采用高速以太網(wǎng)（高速以太網(wǎng)（High Speed Ethernet，HSE）技術(shù)開發(fā)）技術(shù)開發(fā)H2現(xiàn)場總現(xiàn)場總線，作為現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)控制級以上通信網(wǎng)絡(luò)的主干網(wǎng)，它與線，作為現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)控制級以上通信網(wǎng)絡(luò)的主干網(wǎng)，它與H1現(xiàn)場總線整合構(gòu)成信息集成開放的體系結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)場總線整合構(gòu)成信息集成開放的體系結(jié)

13、構(gòu)。 HSE網(wǎng)絡(luò)遵循標準的以太網(wǎng)規(guī)范，并根據(jù)過程控制的需要適網(wǎng)絡(luò)遵循標準的以太網(wǎng)規(guī)范，并根據(jù)過程控制的需要適當增加了一些功能，但這些增加的功能可以在標準的當增加了一些功能，但這些增加的功能可以在標準的Ethernet結(jié)結(jié)構(gòu)框架內(nèi)無縫地進行操作，因而構(gòu)框架內(nèi)無縫地進行操作，因而FF HSE總線可以使用當前流行總線可以使用當前流行的商用（的商用（COTS）以太網(wǎng)設(shè)備。）以太網(wǎng)設(shè)備。100Mbps以太網(wǎng)拓撲是以太網(wǎng)拓撲是采用交換采用交換機形成星形連接機形成星形連接，這種交換機具有防火墻功能，以阻斷特殊類型，這種交換機具有防火墻功能，以阻斷特殊類型的信息出入網(wǎng)絡(luò)。的信息出入網(wǎng)絡(luò)。HSE使用標準的使用標

14、準的IEEE802.3信號傳輸，標準的信號傳輸，標準的Ethernet接線和通信媒體。設(shè)備和交換機之間距離，使用雙絞線接線和通信媒體。設(shè)備和交換機之間距離，使用雙絞線為為100米，光纜可達米，光纜可達2千米。千米。HSE使用連接裝置（使用連接裝置（LD）連接）連接H1子子系統(tǒng)，系統(tǒng)，LD執(zhí)行網(wǎng)橋功能，它允許就地連在執(zhí)行網(wǎng)橋功能，它允許就地連在H1網(wǎng)絡(luò)上的各現(xiàn)場設(shè)網(wǎng)絡(luò)上的各現(xiàn)場設(shè)備，以完成點對點對等通信。備，以完成點對點對等通信。HSE支持冗余通信，網(wǎng)絡(luò)上的任何支持冗余通信，網(wǎng)絡(luò)上的任何設(shè)備都能作冗余配置。設(shè)備都能作冗余配置。 Type5 FF HSE現(xiàn)場總線體系結(jié)構(gòu)現(xiàn)場總線體系結(jié)構(gòu) FFB是柔

15、性功能模塊，用于進行復雜的批處理和混合控制應(yīng)用，支持數(shù)據(jù)采集的監(jiān)控，子是柔性功能模塊，用于進行復雜的批處理和混合控制應(yīng)用，支持數(shù)據(jù)采集的監(jiān)控，子系統(tǒng)接口、事件順序、多路數(shù)據(jù)采集、系統(tǒng)接口、事件順序、多路數(shù)據(jù)采集、PLC與其它協(xié)議通信的網(wǎng)間連結(jié)器。與其它協(xié)議通信的網(wǎng)間連結(jié)器。TYPE 6Type6 SwiftNet現(xiàn)場總線由美國現(xiàn)場總線由美國SHIP STAR協(xié)會主持制定，得協(xié)會主持制定，得到美國波音公司的支持，主要用于航空和航天等領(lǐng)域。該總線到美國波音公司的支持，主要用于航空和航天等領(lǐng)域。該總線是一種結(jié)構(gòu)簡單、實時性高的總線，協(xié)議僅包括物理層和數(shù)據(jù)是一種結(jié)構(gòu)簡單、實時性高的總線，協(xié)議僅包括物理

16、層和數(shù)據(jù)鏈路層。鏈路層。SwiftNet現(xiàn)場總線采用分層總線式拓撲結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)場總線采用分層總線式拓撲結(jié)構(gòu)。 物理層傳送速率為物理層傳送速率為5Mbps，此時每秒傳送，此時每秒傳送105個不同的報文。個不同的報文?？偩€使用總線使用TDMA（Slotted time division multiple access）槽）槽路時間片多路送取方式，提供專用高速、低抖動同步通道和按路時間片多路送取方式，提供專用高速、低抖動同步通道和按要求指定的通道。專用通道適用于自動狀態(tài)數(shù)據(jù)的分配或交換；要求指定的通道。專用通道適用于自動狀態(tài)數(shù)據(jù)的分配或交換；按要求指定的通道則適用于非調(diào)度報文。按要求指定的通道則適用于非

17、調(diào)度報文。TDMA方式是將總線方式是將總線上的時間分割為相等長度間隔，稱作槽路，只有當總線上的站上的時間分割為相等長度間隔，稱作槽路，只有當總線上的站分配到槽路時，它才能監(jiān)聽和發(fā)送。每個站還能根據(jù)所占的比分配到槽路時，它才能監(jiān)聽和發(fā)送。每個站還能根據(jù)所占的比例，協(xié)調(diào)總線訪問、數(shù)據(jù)傳輸和接收數(shù)據(jù)。例，協(xié)調(diào)總線訪問、數(shù)據(jù)傳輸和接收數(shù)據(jù)。 Type 6 SwiftNet現(xiàn)場總線體系結(jié)構(gòu)現(xiàn)場總線體系結(jié)構(gòu) TYPE 7WorldFIP協(xié)議是協(xié)議是EN50170歐洲標準的第三部分，物理層采用歐洲標準的第三部分，物理層采用IEC61158.2標準，其產(chǎn)品在法國占有標準，其產(chǎn)品在法國占有60%市場，在歐洲占有

18、大約市場，在歐洲占有大約25%份額，它廣泛應(yīng)用于發(fā)電與輸配電、加工自動化、鐵路運輸、份額，它廣泛應(yīng)用于發(fā)電與輸配電、加工自動化、鐵路運輸、地鐵和過程自動化領(lǐng)域。地鐵和過程自動化領(lǐng)域。WorldFIP現(xiàn)場總線體系結(jié)構(gòu)將系統(tǒng)分為三級，現(xiàn)場總線體系結(jié)構(gòu)將系統(tǒng)分為三級，即現(xiàn)場級、控制即現(xiàn)場級、控制級和監(jiān)控級。級和監(jiān)控級。它能滿足用戶各種需要，適合于各種類型的應(yīng)用結(jié)它能滿足用戶各種需要，適合于各種類型的應(yīng)用結(jié)構(gòu)，集中型、分散型和主站構(gòu)，集中型、分散型和主站/從站型。用單一的從站型。用單一的WorldFIP總線滿總線滿足過程控制、工廠制造加工和各種驅(qū)動系統(tǒng)的需要。為了適應(yīng)低足過程控制、工廠制造加工和各種驅(qū)

19、動系統(tǒng)的需要。為了適應(yīng)低成本的要求，開發(fā)了低成本的成本的要求，開發(fā)了低成本的Device WorldFIP（DWF）總線，）總線，它是設(shè)備一級網(wǎng)絡(luò)，能很好適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場的各種惡劣環(huán)境，并具它是設(shè)備一級網(wǎng)絡(luò)，能很好適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場的各種惡劣環(huán)境，并具有本質(zhì)安全防爆性能，可以實現(xiàn)多主站與從主站的通信。有本質(zhì)安全防爆性能，可以實現(xiàn)多主站與從主站的通信。 Type7 WroldFIP現(xiàn)場總線體系結(jié)構(gòu)現(xiàn)場總線體系結(jié)構(gòu) DWF:為適應(yīng)低成本要求，開發(fā)了低成本的為適應(yīng)低成本要求，開發(fā)了低成本的Device WorldFIP（DWF）總線，它是設(shè)）總線，它是設(shè)備一級網(wǎng)絡(luò)，能很好適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場的各種惡劣環(huán)境，具有本安防

20、爆性能，可實現(xiàn)多備一級網(wǎng)絡(luò)，能很好適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場的各種惡劣環(huán)境，具有本安防爆性能，可實現(xiàn)多主站與從站的通信。主站與從站的通信。TYPE 8 Type8 INTERBUS現(xiàn)場總線由德國現(xiàn)場總線由德國Phoenix Contact 公司公司開發(fā)，開發(fā)，INTERBUS Club俱樂部支持。俱樂部支持。INTERBUS在全球有在全球有1000多家總線設(shè)備生產(chǎn)商，提供多家總線設(shè)備生產(chǎn)商，提供2500多種產(chǎn)品，到目前為止，多種產(chǎn)品，到目前為止，INTERBUS在全球自動化領(lǐng)域已有在全球自動化領(lǐng)域已有50多萬套應(yīng)用系統(tǒng)得到廣多萬套應(yīng)用系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用。泛應(yīng)用。 INTERBUS現(xiàn)場總線是一種開放的串行總線，

21、可以構(gòu)成各現(xiàn)場總線是一種開放的串行總線，可以構(gòu)成各種拓撲形式，并允許有種拓撲形式，并允許有16級嵌套連接方式。該總線最多可掛級嵌套連接方式。該總線最多可掛512個現(xiàn)場設(shè)備，設(shè)備之間的最大距離個現(xiàn)場設(shè)備，設(shè)備之間的最大距離400米，無需中繼器網(wǎng)米，無需中繼器網(wǎng)絡(luò)的最大距離為絡(luò)的最大距離為12.8公里。公里。INTERBUS總線包括遠程總線和本總線包括遠程總線和本地總線，遠程總線用于遠距離傳送數(shù)據(jù)，采用地總線，遠程總線用于遠距離傳送數(shù)據(jù)，采用RS-485傳輸，傳輸，網(wǎng)絡(luò)本身不供電，通信速率為網(wǎng)絡(luò)本身不供電，通信速率為500Kbps和和2Mbps。 INTERBUS有自己獨特的環(huán)路結(jié)構(gòu)，環(huán)路使用標準

22、電纜同有自己獨特的環(huán)路結(jié)構(gòu)，環(huán)路使用標準電纜同時傳送數(shù)據(jù)和電源。環(huán)路可以連接模擬、數(shù)字設(shè)備甚至復雜的時傳送數(shù)據(jù)和電源。環(huán)路可以連接模擬、數(shù)字設(shè)備甚至復雜的傳感器傳感器/執(zhí)行器，也允許直接接入智能終端儀表。執(zhí)行器，也允許直接接入智能終端儀表。 Type8 INTERBUS現(xiàn)場總線體系結(jié)構(gòu) Type9 FF H1現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線 H1現(xiàn)場總線是由現(xiàn)場總線是由FF現(xiàn)場總線基金會負責制定的?，F(xiàn)場總線基金會負責制定的。FF基金會成員由基金會成員由世界著名的儀表制造商和用戶組成，其成員生產(chǎn)的變送器、世界著名的儀表制造商和用戶組成，其成員生產(chǎn)的變送器、DCS、執(zhí)行器、流量儀表占世界市場的執(zhí)行器、流量儀表占世

23、界市場的90%，它們對過程控制現(xiàn)場工業(yè)網(wǎng)，它們對過程控制現(xiàn)場工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的功能需求了解透徹，在過程控制方面積累了豐富的經(jīng)驗，提出絡(luò)的功能需求了解透徹，在過程控制方面積累了豐富的經(jīng)驗，提出的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)較為全面。的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)較為全面。Type9現(xiàn)場總線是現(xiàn)場總線是Type1現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線的子集。的子集。FF H1現(xiàn)場總線協(xié)議由物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層以及考慮到現(xiàn)現(xiàn)場總線協(xié)議由物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層以及考慮到現(xiàn)場裝置的控制功能和具體應(yīng)用而增加的用戶層組成。場裝置的控制功能和具體應(yīng)用而增加的用戶層組成。H1總線支持多總線支持多種傳輸媒體：雙絞線、電纜、光纜和無線媒體。傳輸速率為種傳輸媒

24、體：雙絞線、電纜、光纜和無線媒體。傳輸速率為31.25Kbps，通信距離最大為，通信距離最大為1900米。該總線支持總線供電和本質(zhì)米。該總線支持總線供電和本質(zhì)安全。安全。 Type10 PROFInet現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線 PNO組織于組織于2001年年8月發(fā)表了月發(fā)表了PROFInet規(guī)范。規(guī)范。PROFInet將工廠自動化和將工廠自動化和企業(yè)信息管理層企業(yè)信息管理層IT技術(shù)有機地融為一體，同時又完全保留了技術(shù)有機地融為一體，同時又完全保留了Profibus現(xiàn)有的現(xiàn)有的開放性。開放性。 PROFInet現(xiàn)場總線體系結(jié)構(gòu)支持開放的、面向?qū)ο蟮耐ㄐ?，這種通信建立在現(xiàn)場總線體系結(jié)構(gòu)支持開放的、面向?qū)ο?/p>

25、的通信，這種通信建立在普遍使用的普遍使用的Ethernet TCP/IP基礎(chǔ)上，優(yōu)化的通信機制還可以滿足實時通信的基礎(chǔ)上，優(yōu)化的通信機制還可以滿足實時通信的要求?；趯ο髴?yīng)用的要求?；趯ο髴?yīng)用的DCOM通信協(xié)議是通過該協(xié)議標準建立的。以對象的形通信協(xié)議是通過該協(xié)議標準建立的。以對象的形式表示的式表示的PROFInet組件根據(jù)對象協(xié)議交換其自動化數(shù)據(jù)。自動化對象即組件根據(jù)對象協(xié)議交換其自動化數(shù)據(jù)。自動化對象即COM對象作為對象作為PDU以以DCOM協(xié)議定義的形式出現(xiàn)在通信總線上。連接對象活動控協(xié)議定義的形式出現(xiàn)在通信總線上。連接對象活動控制（制（ACCO）確保已組態(tài)的互相連接的設(shè)備間通信關(guān)系的

26、建立和數(shù)據(jù)交換。傳）確保已組態(tài)的互相連接的設(shè)備間通信關(guān)系的建立和數(shù)據(jù)交換。傳輸本身是由事件控制的，輸本身是由事件控制的，ACCO也負責故障后的恢復，包括質(zhì)量代碼和時間標也負責故障后的恢復，包括質(zhì)量代碼和時間標記的傳輸、連接的監(jiān)視、連接丟失后的再建立以及相互連接性的測試和診記的傳輸、連接的監(jiān)視、連接丟失后的再建立以及相互連接性的測試和診斷。斷。 Profibus可以通過代理服務(wù)器可以通過代理服務(wù)器(Proxy)很容易地實現(xiàn)與其它現(xiàn)場總線系統(tǒng)的集很容易地實現(xiàn)與其它現(xiàn)場總線系統(tǒng)的集成，在該方案中，通過代理服務(wù)器將通用的成，在該方案中，通過代理服務(wù)器將通用的Profibus網(wǎng)絡(luò)連接到工業(yè)以太網(wǎng)；網(wǎng)絡(luò)連

27、接到工業(yè)以太網(wǎng)；通過以太網(wǎng)通過以太網(wǎng)TCP/IP訪問訪問Profibus設(shè)備是由設(shè)備是由Proxy使用遠方程序調(diào)用（使用遠方程序調(diào)用（RPC）和）和Microsoft DCOM進行處理的。進行處理的。 Type10 PROFInet 現(xiàn)場總線體系結(jié)構(gòu) 第第2 部分部分 工業(yè)以太網(wǎng)工業(yè)以太網(wǎng)以太網(wǎng)以太網(wǎng) 20 20世紀世紀8080年代中期發(fā)展起來的現(xiàn)場總線技術(shù)年代中期發(fā)展起來的現(xiàn)場總線技術(shù) ,由于技術(shù)、經(jīng)濟乃至政治等方面的因素沒有統(tǒng)一的由于技術(shù)、經(jīng)濟乃至政治等方面的因素沒有統(tǒng)一的標準。標準。正因為如此，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展與普及，正因為如此，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展與普及，以太網(wǎng)得到了廣泛的

28、應(yīng)用以太網(wǎng)得到了廣泛的應(yīng)用 將以太網(wǎng)用于工業(yè)領(lǐng)域主要有以下幾個方將以太網(wǎng)用于工業(yè)領(lǐng)域主要有以下幾個方面的優(yōu)勢面的優(yōu)勢 一一 、應(yīng)用廣泛、價格低廉、多種傳輸介質(zhì)可選、應(yīng)用廣泛、價格低廉、多種傳輸介質(zhì)可選、高速度、易于組網(wǎng)高速度、易于組網(wǎng)。 二、易于和二、易于和Internet連接。連接。 三、可以使現(xiàn)場總線技術(shù)與計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)很好三、可以使現(xiàn)場總線技術(shù)與計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)很好地融合而形成相互促進的局面。地融合而形成相互促進的局面。 1. 以太網(wǎng)以太網(wǎng)的優(yōu)勢和特征的優(yōu)勢和特征 2.3. 以太網(wǎng)應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場的關(guān)鍵技術(shù)以太網(wǎng)應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場的關(guān)鍵技術(shù) (1) (1) 工業(yè)以太網(wǎng)通信的實時性工業(yè)以太網(wǎng)通信的

29、實時性長期以來，長期以來，EthernetEthernet通信響應(yīng)的通信響應(yīng)的“不確定性不確定性”是它在工是它在工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備中應(yīng)用的致命弱點和主要障礙之一。業(yè)現(xiàn)場設(shè)備中應(yīng)用的致命弱點和主要障礙之一。經(jīng)研究表明，經(jīng)過精心的設(shè)計，工業(yè)以太網(wǎng)的響應(yīng)時間小經(jīng)研究表明，經(jīng)過精心的設(shè)計，工業(yè)以太網(wǎng)的響應(yīng)時間小于于4ms4ms，可滿足幾乎所有工業(yè)過程控制要求。，可滿足幾乎所有工業(yè)過程控制要求。但隨著以太網(wǎng)帶寬的迅速增加（但隨著以太網(wǎng)帶寬的迅速增加（10/100/1000Mbs10/100/1000Mbs），沖），沖突幾率大大減小，加之相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用，數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶嵧粠茁蚀蟠鬁p小，加之相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用，數(shù)據(jù)傳輸?shù)?/p>

30、實時性不斷提高，也使以太網(wǎng)逐漸趨于確定性時性不斷提高，也使以太網(wǎng)逐漸趨于確定性 3.2 3.2 工業(yè)以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)生存性工業(yè)以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)生存性 所謂網(wǎng)絡(luò)生存性，是指以太網(wǎng)應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)所謂網(wǎng)絡(luò)生存性，是指以太網(wǎng)應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場控制時，必須具備較強的網(wǎng)絡(luò)可用性。場控制時，必須具備較強的網(wǎng)絡(luò)可用性。即任何一個系統(tǒng)組件發(fā)生故障，不管它是硬即任何一個系統(tǒng)組件發(fā)生故障，不管它是硬件還是軟件，都會導致操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、控件還是軟件，都會導致操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、控制器和應(yīng)用程序乃至于整個系統(tǒng)的癱瘓，則制器和應(yīng)用程序乃至于整個系統(tǒng)的癱瘓，則說明該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)生存能力非常弱。說明該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)生存能力非常弱。 工業(yè)以太網(wǎng)的生存

31、性或高可用性包括以下工業(yè)以太網(wǎng)的生存性或高可用性包括以下幾個方面的內(nèi)容：幾個方面的內(nèi)容： （1）可靠性）可靠性 （2）可恢復性）可恢復性 （3）可管理性）可管理性 3.3 3.3 工業(yè)以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全工業(yè)以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全 以太網(wǎng)和以太網(wǎng)和TCP/IP的優(yōu)勢在于其在商業(yè)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢在于其在商業(yè)網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用以及良好的開放性，可是與傳統(tǒng)的的廣泛應(yīng)用以及良好的開放性，可是與傳統(tǒng)的專用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)相比，也更容易受到自身技術(shù)缺專用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)相比，也更容易受到自身技術(shù)缺點和人為的攻擊。點和人為的攻擊。 HT2012功能框圖 加密技術(shù)加密技術(shù) 鑒別交換技術(shù)鑒別交換技術(shù) 訪問控制技術(shù)訪問控制技術(shù) 3.4 3.4 關(guān)于

32、關(guān)于EthernetEthernet“e e”網(wǎng)到底網(wǎng)到底 與目前的現(xiàn)場總線相比，以太網(wǎng)具有以與目前的現(xiàn)場總線相比，以太網(wǎng)具有以下優(yōu)點：下優(yōu)點： （1）應(yīng)用廣泛）應(yīng)用廣泛 （2）成本低廉）成本低廉 （3）通信速率高）通信速率高 （4）可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Υ螅┛沙掷m(xù)發(fā)展?jié)摿Υ?4. 幾種實時以太網(wǎng)簡介幾種實時以太網(wǎng)簡介（1）工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的實時性要求）工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的實時性要求允許對事件進行實時相應(yīng)的事件驅(qū)動通信允許對事件進行實時相應(yīng)的事件驅(qū)動通信很高的可用性很高的可用性很高的數(shù)據(jù)完整性很高的數(shù)據(jù)完整性在有電磁干擾和電位差的情況下能正常工作在有電磁干擾和電位差的情況下能正常工作使用工廠內(nèi)專用的傳輸線使用工

33、廠內(nèi)專用的傳輸線網(wǎng)絡(luò)通信的高實時性：數(shù)據(jù)處理就像發(fā)生在數(shù)據(jù)產(chǎn)生的時網(wǎng)絡(luò)通信的高實時性：數(shù)據(jù)處理就像發(fā)生在數(shù)據(jù)產(chǎn)生的時刻，其響應(yīng)沒有大的延時?？?，其響應(yīng)沒有大的延時。（2）工業(yè)以太網(wǎng)與實時以太網(wǎng)）工業(yè)以太網(wǎng)與實時以太網(wǎng)將用于工業(yè)控制系統(tǒng)的以太網(wǎng)統(tǒng)稱為將用于工業(yè)控制系統(tǒng)的以太網(wǎng)統(tǒng)稱為工業(yè)以太網(wǎng)工業(yè)以太網(wǎng)。主要。主要通過采用減輕以太網(wǎng)負荷、提高網(wǎng)絡(luò)速度、采用交換式以通過采用減輕以太網(wǎng)負荷、提高網(wǎng)絡(luò)速度、采用交換式以太網(wǎng)和全雙工通信、采用信息優(yōu)先級和流量控制以及虛擬太網(wǎng)和全雙工通信、采用信息優(yōu)先級和流量控制以及虛擬局域網(wǎng)等技術(shù)。響應(yīng)時間為局域網(wǎng)等技術(shù)。響應(yīng)時間為510ms。工業(yè)以太網(wǎng)在技術(shù)。工業(yè)以太網(wǎng)在技術(shù)上與商用以太網(wǎng)是兼容的。上與商用以太網(wǎng)是兼容的。對于響