浅谈现场总线与工业以太网自然界中的can总线通信详解
在工业4.0的浪潮中,通信技术的飞速发展为企业实现智能化和自动化提供了强大的工具。尤其是在工业互联网的构建中,需要通过现场网络将各种设备、系统和产品连接起来,并且进行海量数据的采集与上传。目前,在工控领域,现场总线技术和工业以太网技术是最常用的两种通信方式,它们共同推动了工厂自动化。
一、场景总线
场景总线概述
场景总线是一种数字式、串行多点通信的数据总线,它连接着制造或过程区域内的设备与控制室中的自动装置,是自动化领域中底层数据通信网络。在ISO/OSI开放系统互联参考模型下,场景总线采用全数字双向多站通信协议,与传统模拟信号及开关量信号相比具有更高效率。
场景总线特点与应用
场景总线位于生产控制和网络机构底层,是工厂信息纵向集成透明通信的一部分。它基于ISO/OSI七层模型,但实际应用时会简化以降低延迟提高速度满足实时性要求。由于当时计算机系统封闭的问题,各大厂家无法实现互联互通,因此诞生了如基金会现场總線FF、LONWORKS现场總線等众多有代表性的场景總線技术,每种都有其特点适用范围,但由于标准未能统一形成了一个多样化但不统一的情况。
二、工业以太网
工业以太网概念
随着对标准问题挑战,一些人开始寻求新的通讯解决方案,这时候,以太网技术出现在人们视野。当初设计于1970年代办公环境后,因其简单性好价格低廉在商务上占据市场地位,而为了满足工业环境需求而产生的是所谓“工业以太网”。
工业以太网特点与应用
尽管最初没有考虑到工作环境需求,但是后来通过改进使之适用于较为恶劣条件下的操作,如施耐德提出的TCP/IP+Ethernet解决方案。而且因为支持TCP/IP协议兼容IEEE 802.3标准并加入自身特有的协议,使得它能够有效应对复杂情况。
其最大优势在于:可以同时满足所有控制水平要求使得企业信息网络和控制网络无缝整合速度快成本低廉开发广泛硬件升级范围广容易获得支持。
近年来,由于成本优势以及不断提升性能(如10M,100M,千兆Gbps),Industrial Ethernet逐渐取代传统现场布局成为主流,即便一些专门针对实时性要求极高的情境也可能使用此类高速Ethernets作为替代品。
当前比较受欢迎的Industrial Ethernet包括PROFINET由西门子提出VNET/IP由横河Yokogawa提出EtherCAT倍福提出了TCnet东芝提出了Modbus-IDA施耐德提出了Powerlink贝加莱提出了EPA浙大中控提出的等等。这些建立在原有基础上的创新让Industrial Ethernet成为推动现代智能制造发展的一个关键力量。