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，需要通过现场各类通讯方式接入不同设备、系统和产品，并采集并上传大量数据。在工控领域，现场总线技术与工业以太网技术是推动工厂自动化发展的两大关键。

本文将探讨这些底层通信方式：现场总线与工业以太网，它们如何帮助我们连接机器世界，让自然界中的设备能够更高效地交流？

一、浅谈现场总线

现场总线概述

现场总线是一种数字式、串行多点通信网络，是自动化领域中连接最底层设备的一种全数字双向多站通信系统。它采用ISO/OSI开放系统互联参考模型，以数字信号替代传统模拟信号及开关量信号，为我们提供了一种功能结构框架，从物理层到应用层。

现场总线特性与应用

现场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基石。它基于ISO/OSI模型，但实际应用时会简化为符合实时性需求的一部分。此外，它可以减少对计算机系统封闭性的依赖，促进不同厂商设备间的互联互通。

现场总线标准

随着技术进步和需求增长，不同类型的现场总线协议栈出现，如基金会FF、LONWORKS、HAPT等，每种都有其独特之处。但由于标准未能统一，我们得到了IEC61158规范下的多种标准。

二、深入理解工业以太网

工业以太网概念

Industrial Ethernet起源于1970年代，并根据IEEE 802.3标准进行了规范。这项技术最初用于办公环境，但后来被适配用于更加严苛条件下运行如今已成为全球范围内广泛使用的一个关键组件。

工业以太网特性与应用

Industrial Ethernet结合TCP/IP协议，在IEEE 802.3兼容基础上加入了专有的通信协议，使得它在满足控制要求方面表现出色，同时还具备快速速度、高可靠性、高抗干扰能力等优点，这些使得它成为实现企业级管控一体化网络的大好选择。

（1）Ethernet具有全开放性，全数字性能，可以方便地实现跨品牌交换。

（2）Industrial Ethernet可以无缝连接企业信息网络，与控制网络融合。

（3）成本低廉，因为这项技术已经非常成熟，有丰富硬件选择且软件支持力度大。

（4）高速率越来越高，从10M到100M再到千兆，以至于正在研究10G以上速度，远超传统视频显示屏幕速率，而不仅限于简单的人脸识别或图像处理任务，更适合复杂工作负载。

目前市场上流行的一些实时 Industrial Ethernet 协议包括PROFINET（西门子）、VNET/IP（横河Yokogawa）、EtherCAT（倍福）、TCnet（东芝Toshiba）、Modbus-IDA（施耐德），以及Powerlink（贝加莱）等。