工业以太网，争论与追捧中的不断行进

　　前言

　　近二十多年由于通信技术、计算机技术、网络技术的迅速发展，工业自动化控制领域也随之得到了迅速的提高和改革，自动化工程师不仅将这种新技术大胆地运用到工业实践中去，同时学术上也进行了激烈的争论，其焦点无外乎于：

　　* 各种现场总线技术之争

　　* 基于 PC 的控制器与 PLC 控制器的技术之争

　　* 现场总线和工业以太网技术之争

　　经过近二十年的争论，现场总线已有了定论，八种总线归纳于一个 IEC 61158 的国际标准，这个标准的产生不仅仅是技术的应用的比较，更主要是顾及各国的经济利益，八个标准互相不兼容， 成为一个无统一标准的国际标准，看来 OPC 这类纯技术的标准，在 TC 65 委员会显然行不通了。同时基于 PC 的控制器与 PLC 控制器的争论也相持了十多年，相持不下，PLC 控制器生产厂虽然表示支持基于 PC 控制器的发展， 但是更多的处于观望的态度，而基于 PC 的控制器新的开发厂，由于规模小，市场小， 资金短缺，一直处于劣势，只有等待到大公司的醒悟，才会出现新的局面。 唯一感到欣慰是国际标准组织没有将一种或几种控制器作为国际标准， 还要留给了搞自动控制的人们一丝希望， 努力奋斗去搞新的技术和新的产品。 最近 PC 控制技术领域又出现新的迹象，新的工业控制器之争又要展开，即 PAC 与 PLC 之争，这一次新的争论的起源恰恰与工业以太网技术在控制领域的应用和发展有关。

　　实际上是如何将现代通信技术应用到工业自动化控制问题的争论。更深一步地分析， 就是现成广泛应用的现场总线和日益发展的工业以太网技术的争论，现场总线派反对工业以太网进入控制系统的现场层，以保持其在现场层信号传输的地位，而新的工业以太网派则低估现场总线的作用，将工业以太网技术说得神乎其神。 什么一网到底、 透明网络等等， 原有的现场总线派利用它们在国际标准的优先条件，首先将 IEC 61158 的总线系统扩展到以太网领域， 既FF 总线发展成了 HSE， ControlNet 发展成EtherNet/IP， Profibus 和 Interbus 联合发展成了ProfiNet，World-FIP 自动地退出了历史舞台。而更多原来没有搞现场总线， 或者没有机会进入现场总线标准的， 也想通过开发工业以太网技术直接打入到工业通信的标准中去。如 Modbus-TCP，PowerLink， EtherCat 以及我国的 EPA 都成为了PAS 文件。

　　IEC 61158 演变为 IEC 61784-1

　　总线基金会FF 发展成 HSE

　　ControlNet 发展成 EtherNet/IP

　　Profibus和Interbus 发展成 ProfiNet

　　IEC 61784 不排除新的技术的加入

　　Modbus-TCP，PowerLink，EtherCat，EPA.。。（PAS）

　　事实证明现代自动控制的发展是与现代通信技术的发展紧密相关的， 无论是现场总线还是工业以太网都对工业控制系统的分散化、 数字化、 智能化一体化起了决定性的作用。 因此纵观上述的争论是对我们如何看待工业以太网技术的迅猛发展有很大的启示， 在争论中我们需要对不同的工业以太网的技术有所了解，并对他们作一相应的比较， 从而明确未来工业以太网技术对工业控制系统的影响。下面对目前讨论较多的几种工业以太网技术作了略述。

　　１ 几种工业以太网技术的简介

　　自从1999年以来市场上出现了不少针对不同场合应用的工业以太网技术。其最大的特点就是基于TCP-IP 的技术，同时又根据实践的具体应用的需要开发而成。

　   1.1 EtherCat（Ethernet for Automation Technology）

　　EtherCat是由德国自动控制公司Beckhoff开发的， 并在 2003 年底成立了 ETG （Ethernet Technology Group） ，目前有 130 个成员。一般常规的工业以太网的传输方法都采用先接收通信帧， 进行分析 （解密） 后作为数据送入网络中的各个模块的通信方法进行的， 而 EtherCat 的以太网协议帧中已包含了网络的各个模块的数据， 数据的传输采用移位同步的方法进行，即在网络的模块中得到其相应地址数据的同时，电报帧以传送到下一个设备，相当于电报帧通过一个模块时输出相应的数据， 马上转入下一个模块。 由于这种电报帧的传送从一个设备到另一个设备延迟时间仅为微秒级，所以与其它以太网解决方法相比， 性能比得到了提高。在网络段的最后一个模块结束了整个数据传输的工作， 形成了一个逻辑和物理环形结构。所有传输数据与以太网的协议相兼容， 工作于双工传输，提高了传输的效率。每个装置又将这些以太网协议转换为内部的总线协议。

　　图２是 EtherCat 的工业以太网的协议的结构。

EtherCat 通过协议内部的优先权机制可区别传输数据的优先权（Pr