工业总线有几种一文让你读懂现场总线与工业以太网的秘密
随着传统制造业的智能化转型，工业互联网技术正迅速兴起。其核心在于通过各种通信方式连接不同设备、系统和产品，以实现海量数据的采集。本文将详细介绍两种工业底层设备通讯方式：现场总线和工业以太网。
首先，我们来回顾现场总线的发展历程。它主要出现在上个世纪80年代末到90年代初期，当时由于生产规模扩大，工厂内部设备需要互联以实现远程I/O数据传输和产线内不同设备间的信息交换。但那时候计算机系统存在封闭性问题，每家厂家的产品都自成一体，不同品牌之间无法实现信息共享。
实际应用中，诸多著名的现场总线技术应运而生，如FF、HAPT、CAN、LONWORKS、Devicenet等，它们各具特点，形成了特定的应用范围。不过，由于标准不统一，最终形成了多种现场总线下的IEC61158标准。对于初学者来说，这些定义往往晦涩难懂，但有一种通俗解读让人豁然开朗：现场总线是自动化最底层与智能仪表互连的实时控制网络，它遵循ISO/OSI开放系统互联模型。
接着，我们可以从两个方面认识场景总线：第一，从工厂自动化信息网络分层结构来看，场景总线位于生产控制和网络机构底层，是工厂底层设备间通信；第二，从ISO/OSI七层模型简化角度来看，可以更快地实现通信延迟，并有利于实时性要求。
最后，我们谈及工业以太网。尽管以太网最初设计为办公环境，但人们提出了基于TCP/IP协议引入工厂环境中的解决方案，即所谓的工业以太网。这是一种在工业环境中应用以太网相关组件及技术，它采用TCP/IP协议兼容IEEE802.3标准，并加入特有的应用层协议。Industrial Ethernet（IE）也被认为是场景中的一部分，就像不同的场景之所以不同一样。在此背景下，以太网优势显而易见：可满足各级别需求，使得企业信息网络与控制网络能整合；支持快速开发技术广泛、高效硬件升级成本低廉且易获得众多供应商支持。
然而，以太网作为一种随机网络，其缺陷在于通信不确定性，这使得对高速实时数据通信有所质疑。不过，一些公司已经致力于研究并取得进展，如PROFINET（西门子）、EtherCAT（倍福）、Powerlink（贝加莱）等。此外，在2016年，与2015年相比，市场上使用到的安全节点数量占比下降，而Industrial Ethernet 占比上升，因此行业分析指出即便面临碎片化现象，对未来仍充满希望。