工業(yè)新挑戰(zhàn)：以太網(wǎng)與現(xiàn)場總線能否共存

　　對于全球通信行業(yè)來說，一個非常重要的趨勢是不同通信網(wǎng)絡(luò)間的融合。與此相似，自動化領(lǐng)域近兩年來對于以太網(wǎng)是否會取代現(xiàn)場總線的討論也非常多。以太網(wǎng)多年來在全球應(yīng)用廣泛，是一種成熟的通信標(biāo)準(zhǔn)，主要用于商業(yè)上的數(shù)據(jù)處理。進(jìn)入工業(yè)自動化領(lǐng)域之后，其應(yīng)用主要是解決管理層、生產(chǎn)指揮層和控制層的任務(wù)。

　　實際上，在美國，已經(jīng)有許多工業(yè)以太網(wǎng)用于IO控制的例子，即變頻器、遠(yuǎn)程IO站全部用工業(yè)以太網(wǎng)連在一起的全以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，取代了現(xiàn)有的現(xiàn)場總線。但國內(nèi)絕大多數(shù)工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用都僅用于連接PLC和HMI。因此，國內(nèi)近兩年對于以太網(wǎng)取代現(xiàn)場總線討論非常熱鬧。

　　工業(yè)以太網(wǎng)及相關(guān)的產(chǎn)品設(shè)備，在現(xiàn)今的自動化技術(shù)中正在扮演著重要的角色。隨著交換網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展，工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)正在逐步進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用場合。而且，由于交換機(jī)、冗余自愈、抗干擾和千兆網(wǎng)等技術(shù)和應(yīng)用的發(fā)展，工業(yè)以太網(wǎng)已經(jīng)逐漸在技術(shù)上具備了向下延伸的條件，許多新型控制器皆提供Ethernet TCP/IP接口，目前的應(yīng)用已經(jīng)從管理層延伸到控制層。但在控制層以下，就是現(xiàn)場I/O層(傳感器和執(zhí)行器)還沒有形成規(guī)模應(yīng)用。

　　目前情況下，生產(chǎn)流程過   
程自動化，與企業(yè)前面的采購、庫存管理、財務(wù)管理分別采用兩套系統(tǒng)，就是現(xiàn)場總線和ERP，這兩個系統(tǒng)必須能夠互相通訊才能起到控制的作用。但是ERP和現(xiàn)場總線的結(jié)合是有成本的，因為兩者的數(shù)據(jù)格式不同，數(shù)據(jù)的運(yùn)行環(huán)境也不同，上面是管理層的Windows環(huán)境，下面是可編數(shù)控環(huán)境。不可否認(rèn)，在這個前提下，從技術(shù)角度看，將已經(jīng)在工業(yè)領(lǐng)域使用成熟的以太網(wǎng)應(yīng)用向下延伸到自動化層，作為下一代現(xiàn)場總線，是一個非常理想的方案。

　　如同英特爾堅持不懈的提高芯片性能一樣，西門子等國際自動化巨頭也在推動自動化技術(shù)的發(fā)展。PROFIBUS國際組織推廣的工業(yè)以太網(wǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)PROFINET就順應(yīng)了這一市場趨勢。

　　PROFINET是分布式自動化標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)代概念；它基于以太網(wǎng)，簡單且無需做任何改變地集成現(xiàn)有的現(xiàn)場總線系統(tǒng)(尤其是PROFIBUS 系統(tǒng))。這對于滿足從公司管理層到現(xiàn)場層的一致性要求是一個非常重要的方面。它的重大貢獻(xiàn)在于保護(hù)了用戶的投資，因為現(xiàn)有系統(tǒng)的部件仍可合并到PROFINET系統(tǒng)中去，無需進(jìn)行任何更改。

　　當(dāng)然，現(xiàn)在大多數(shù)廠家在選擇設(shè)備和系統(tǒng)時，還是會優(yōu)先考慮基于設(shè)備級的總線，因為好用而且便宜，還有很多種選擇，這也是以太網(wǎng)進(jìn)入現(xiàn)場的阻礙之一?，F(xiàn)場總線已經(jīng)經(jīng)過了20多年的應(yīng)用，從最初簡單的CON總線發(fā)展到目前共有8個不同的國際標(biāo)準(zhǔn)，基本上可以涵蓋不同工業(yè)的生產(chǎn)控制需求。

　　而且，從使用功能上來說，生產(chǎn)系統(tǒng)異常復(fù)雜，不同行業(yè)及同行業(yè)間的自動化需求千差萬別，比如說流程工業(yè)，一般生產(chǎn)線速度都很慢，以太網(wǎng)動輒幾十兆的數(shù)據(jù)傳輸量在這里看不到優(yōu)越性。而對于機(jī)械制造業(yè)來說，實時控制非常重要，目前以太網(wǎng)只能在應(yīng)用層解決，物理層就不太容易，如果硬要實現(xiàn)，那成本又上去了。

　　另外，以太網(wǎng)進(jìn)入自動化層還存在一些技術(shù)上的問題，比如，原來總線是兩條線，既送電又送數(shù)據(jù)，現(xiàn)在解決以太網(wǎng)是四根線，兩根送電兩根送數(shù)據(jù)。此外，還存在安全問題，如何防止黑客的入侵？這些問題不改變以太網(wǎng)的性質(zhì)是很難解決的。

　　因此，以太網(wǎng)完全取代現(xiàn)場總線是不可能的，現(xiàn)場總線必然會在自動化領(lǐng)域有自己的生存空間。而且，對于中國來說，目前最重要的不是以太網(wǎng)取代現(xiàn)場總線，而是應(yīng)用和推廣總線。近幾年我去過很多上了ERP的工廠，但是真正做到計劃作業(yè)那層的有沒有呢？基本上沒有。為什么？生產(chǎn)線自動化沒有完成，沒有底下的信息，就無法完成設(shè)備使用和人力資源來排優(yōu)化。因為人有請假，設(shè)備有故障，你都預(yù)測不了，這個做不到，很難說信息化比較好地帶動了工業(yè)化。所以說自動化是信息化很好的載體，沒有自動化設(shè)施，信息化很難實施；沒有自動化，你怎么能實現(xiàn)生產(chǎn)效率生產(chǎn)周期提高呢？