在工业4.0时代，通信技术的迅猛发展为企业实现智能化和自动化带来了前所未有的可能。尤其是在工业互联网的技术构架中，需要通过车间现场各类通讯方式接入不同设备、系统和产品，采集并上传海量数据。目前，在工控领域，车间现场应用最广泛的是工业以太网技术和工业现场总线技术，为工厂实现自动化带来有力推动。本文将介绍工业底层设备的两种通讯方式：现场总线和工业以太网。

一、CAN协议帧格式

CAN协议简介

Controller Area Network（控制器区域网络）是由德国博世公司于1983年提出的一种多主节点串行通信标准，它是一种高效、可靠且具有良好实时性能的数字通信网络。在汽车电子、交通工具等行业中广泛应用。

CAN帧结构分析

每个CAN帧由一个标识符(ID)部分和一个数据(DLC)部分组成。

标识符(ID):用于区分不同的消息，以确定哪些消息应该被传输到同一时间刻。

数据(DLC):包含了要传输给接受者的一系列字节值，可以根据需要设置为0到8字节。

三层模型中的物理层负责定义物理信号之间的转换，而在逻辑链路控制（LLC）层上则进行错误检测和纠正，以及流控制等功能。由于这些都是标准化规定，因此任何支持CAN协议的硬件都可以直接相互连接而不需要额外配置。

二、现场总线与Industrial Ethernet

现场总线概述

作为一种面向特定应用环境设计的通信系统，现代生产过程中的各种自动化设备之间通常采用基于数字信号或编码模拟信号进行交互，这就要求现有系统能够提供快速准确地信息传递服务。而这种需求使得之前使用模拟信号或者开关量输入输出设备的人们开始寻找更好的解决方案，如使用数字式序列端口（RS232/422/485）、电气继电器接口等替代方案，这些都是为了提高生产效率减少误差，并能适应随着计算机普及而出现的大规模数控加工中心对精度要求越来越高的情况下产生出来的一套解决方案。这就是现在我们称之为“现场总线”的概念，其核心是将原来独立工作但又不能直接交流的小型单元，如数控机床、高级I/O终端、高级PLC等，将它们通过公共无源双绞线连接起来，从而形成了一条从中央处理单元到各个地方单元共同完成某项任务的一个整体信息网络体系。这样既提高了操作速度，又减少了因人工操作造成的人为错误，同时也让整个生命周期更加长久耐用，有利于用户降低成本。此外，还因为它具备高度灵活性，可以按照实际情况调整，不必事先预设所有可能发生的情景，使得它非常适合复杂多变变化不断更新的事物世界，即现代社会。

工业以太网概述

随着全球IT市场对高速网络需求日益增长，加上制造业界对于实时性的需求增加，一种全新的概念——“Industrial Ethernet”诞生了。这个术语指的是那些专门针对制造业界开发，以满足他们特定的实时性要求，而不是简单地将商务网络上的TCP/IP扩展到工厂环境中的做法。这意味着 Industrial Ethernet不仅仅是一个简单地把Ethernet插进制成就去提升速度，而且还包括其他方面如可靠性、抗干扰能力以及维护性方面考虑到了特定条件下的使用模式，所以当我们说Factory Automation Industry Etherent的时候，我们并不只是在谈论速度快，而是在谈论如何结合具体情境下的性能稳定与安全问题。在这个背景下，“Industrial Ethernet”这一术语变得极其重要，因为它代表了一种全新的思维方式，即从根本上改变人们对“Industrial Communication”的看法，将其视作一个必须拥有自己的标准规格并且不断完善的手段，而不再局限于原来的步伐走一步看一步思考方法。

三、结论

本文首先介绍了CAN协议及其帧结构，然后探讨了两大类常见于工控领域基础设施—即字段bus(如PROFIBUS, DeviceNet, Modbus TCP/IP etc.) 和 Industrial Ethernet (如EtherCAT, PROFINET, CC-link IE Field etc.) ——这两者分别代表不同的策略选择点，其中一种侧重于提供一种真正统一一切类型感知到的关于未来科技趋势的事情；另一种则侧重于尽可能利用现有的资源来最大程度上优雅地升级至新的状态水平。在这种背景下，我们看到尽管存在竞争，但同时也存在合作共赢的情况，就像有些研究员提出的那样，他们建议如果两个组织想要成功，那么他们应该团结起来，并共同努力去达成目标。如果我们把这比喻一下的话，那么今天我们的挑战就是如何有效利用已经拥有的资源，比如我们的知识储备以及现有的基础设施，并将它们用创新手段重新组合起来，以便充分发挥出它们原本所蕴含潜力的价值，从而促进整个社会经济活动向前迈进。