工業控制網絡典型通信解決方案

一、工業控制網絡通信技術的發展趨勢

　　工業控制經歷了早期單一設備簡單的I/O，后來增加模擬量的采集和邏輯控制功能，接著20世紀80年代中期產生的現場總線，將智能現場設備和自動化系統以全數字式、雙向傳輸、多分支結構的通信控制網絡連接，使工業控制系統向分散化、網絡化和智能化發展成為可能，使工業控制系統的體系結構和功能結構產生重大變革。

標準化、開放性是控制系統通信網絡的發展趨勢！

　　 現場總線國際標準IEC61158經過十多年的爭論和斗爭后，放棄了其制定單一現場總線標準的初衷，最終發布了包括十余種總線的國際標準，如PROFIBUS、ControllerLink、FF、WorldFIP、Interbus、DeviceNet等。這說明各大總線各具特點、不可互相替代的局面得到世界工控界的認可。

　　與之相對應，傳統意義上的以太網優點在于已有巨大的網絡基礎和長期的經驗知識，同時以太網具有性價比較高、初始成本和運營成本均較低、擴展性好、容易安裝開通以及高可靠性等特點。

　　特別是近些年以太網技術已有重要變化和突破（完善的LAN交換，星形、環形乃至混合網絡布線,大容量MAC地址存儲等），與傳統的以太網相比，其面貌已大為改觀，從共享媒質轉向了樞紐或星型結構并采用LAN交換后，實現了計算機間的信息隔離。更重要的是使以太網從此轉向全雙工傳輸,消除了鏈路帶寬的競爭和潛在的碰撞機會。加上以太網通信速率的大幅提高，大大消除了以太網通信的不確定性，提高了以太網通信的實時性和QoS。特別是實時工業以太網的出現，進一步保證了網絡的傳輸性能。由于采用專用的無碰撞全雙工光纖連接,還可以使以太網的傳輸距離大為擴展。同時工業自動化系統向分布式、智能化的實時控制方面發展，使通信成為關鍵，用戶對統一的通信協議和網絡的要求日益迫切。

　　長期以來，由于現場總線爭論不休，互通與互操作問題很難解決，于是現場總線開始轉向以太網！這得益于近些年，隨著工業以太網的快速發展和關鍵技術的突破，使得工業自動化領域控制級以上的通信網絡正在統一到工業以太網，并正在向下逐漸延伸。在工業控制領域，出現了現場總線在轉向工業以太網的同時，又將現場總線之爭讓路給工業以太網的局面。

企業網絡層次

　　從上述企業網絡層次可以看出，通過現場層和過程控制層的工業以太網，可以與管理層和企業信息層的辦公以太網無縫連接，從而大大簡化了整個網絡構建，真正實現了企業的信息共享！當然出于網絡及信息安全的考慮，可以通過VLAN劃分，地址綁定，用戶訪問安全控制，數據加密，甚至增加防火墻等方法來保障。

　　現場總線與工業以太網絡技術是現代自動控制技術和信息網絡技術相結合的產物，是下一代自動化設備的標志性技術，是改造傳統工業的有力工具，同時也是信息化帶動工業化的重點方向!

二、典型通信解決方案

　　工業控制網絡，特別是現場層及過程控制層通訊的實現方式，根據應用領域及實際條件的不同，會有較大差別。首先是多種現場總線的應用，其次是不同傳輸方式的實現。對于后者，目前合理的方式是以光纖通信為主，特殊情況下輔以無線、雙絞線等形式。