工业以太网与现场总线的区别和特点

　　前言:
　　以太网及TCP/IP通信技术在IT行业获得了很大的成功, 成为IT行业应用中首选的网络通信技术。近年来，由于国际现场总线技术标准化工作没有达到人们理想中的结果，以太网及TCP/IP技术逐步在自动化行业中得到应用，并发展成为一种技术潮流。
　　以太网在自动化行业中的应用应该区分为两个方面问题，或者说两个层次的问题。一是工厂自动化技术与IT技术结合，与互连网Internet技术结合，成为未来可能的制造业电子商务技术、网络制造技术雏形。大多数专家们对自动化技术这种发展趋势给予肯定的评价。另一个方面，即以太网能否在工业过程控制底层，也就是设备层或称为现场层广泛应用？ 能否成为甚至取代现有的现场总线技术成为统一的工业网络标准？这些问题实为目前自动化行业专家们争论的热点。本文将只就这一问题,从以太网与现场总线的技术比较出发,谈谈个人看法。
　　1． 以太网指的是什么
　　什么是“以太网”？以及相关的IEEE 802.3及TCP/IP技术? 这对计算机网络工程师可能是基本常识，但我们自动化技术工程师未必清楚。在讨论以太网与自动化技术及现场总线技术之前,有必要先澄清一下这几个基本术语的含义。笔者查阅了有关资料，现将有关“以太网”、IEEE 802.3及TCP/IP相关的技术背景摘要如下:
　　(1) 以太网:
　　1975年: 美国施乐(Xerox)公司的Palo Alto研究中心研制成功[METC76]，该网采用无源电缆作为总线来传送数据帧，故以传播电磁波的“以太(Ether)”命名。
　　1981年：美国施乐(Xerox)公司+数字装备公司(Digital)+英特尔(Intel)公司联合推出以太网(EtherNet)规约[ETHE80]
　　1982年：修改为第二版，DIX Ethernet V2
　　因此：“以太网”应该是特指“DIX Ethernet V2”所描述的技术。
　　
　　 (2) IEEE802.3
　　80年代初期: 美国电气和电子工程师学会IEEE 802委员会制定出局域网体系结构, 即IEEE 802参考模型.
　　IEEE 802参考模型相当于OSI模型的最低两层:
　　
　　1983年：IEEE 802 委员会以美国施乐(Xerox)公司+数字装备公司(Digital)+英特尔(Intel)公司提交的DIX Ethernet V2为基础，推出了IEEE802.3
　　IEEE802.3又叫做具有CSMA/CD(载波监听多路访问/冲突检测)的网络。CSMA/CD是IEEE802.3采用的媒体接入控制技术，或称介质访问控制技术。
　　
　　因此: IEEE802.3 以“以太网”为技术原形，本质特点是采用CSMA/CD 的介质访问控制技术。“以太网”与IEEE802.3略有区别。但在忽略网络协议细节时, 人们习惯将IEEE802.3称为”以太网”。
　　
　　与IEEE 802 有关的其它网络协议：
　　IEEE 802.1—概述、体系结构和网络互连，以及网络管理和性能测量。
　　IEEE 802.2—逻辑链路控制LLC。最高层协议与任何一种局域网MAC子层的接口。
　　IEEE 802.3—CSMA/CD网络，定义CSMA/CD总线网的MAC子层和物理层的规范。
　　IEEE 802.4—令牌总线网。定义令牌传递总线网的MAC子层和物理层的规范。
　　IEEE 802.5—令牌环形网。定义令牌传递环形网的MAC子层和物理层的规范。
　　IEEE 802.6—城域网。
　　IEEE 802.7—宽带技术。
　　IEEE 802.8—光纤技术。
　　IEEE 802.9—综合话音数据局域网。
　　IEEE 802.10—可互操作的局域网的安全。
IEEE 802.11—无线局域网。
　　IEEE 802.12—优先高速局域网(100Mb/s)。
　　IEEE 802.13—有线电视(Cable-TV)
　　
　　(3) TCP/IP协议
　　TCP/IP是多台相同或不同类型计算机进行信息交换的一套通信协议。TCP/IP协议组的准确名称应该是internet协议族，TCP和IP是其中两个协议。而internet协议族TCP/IP还包含了与这两个协议有关的其它协议及网络应用，如用户数据报协议（UDP）、地址转化协议（ARP）和互连网控制报文协议（ICMP）。由于TCP/IP是internet采用的协议组，所以将TCP/IP体系结构称作internet体系结构。
　　以太网是TCP/IP使用最普遍的物理网络，实际上TCP/IP技术支持各种局域网络协议，包括：令牌总线、令牌环、FDDI（光纤分布式数据接口）、SLIP
　　（串行线路IP）、PPP（点到点协议）、X2.5数据网等。见图1：TCP/IP技术支持的各种局域网络协议
　　由于TCP/IP是世界上最大的Internet采用的协议组，而TCP/IP底层物理网络多数使用以太网协议，因此，以太网+TCP/IP成为IT行业中应用最普遍的技术。
　　本文主题中所提到的“以太网”，按习惯主要指IEEE 802.3协议，如果进一步采用TCP/IP协议族，则采用“以太网+TCP/IP”来表