现场总线技术的发展与工业以太网综述

法国施奈德公司：4年前推出透明工厂战略，使其成为工业Ethernet应用的坚决倡导者。ModbusTCP/IP（1998）是目前工业Ethernet事实了标准，并促进Ethernet在传感器和设备级的应用。

　　 德国门子公司：1998年发布工业Ethernet白皮书，并于2001年发布其工业Ethernet的规范，称为PROFINET。

　　 美国洛威尔自动化公司：2000年发布工业Ethernet规范，称为Ethernet/IP。

　　 基金会现场总线FF：2000年发布工业Ethernet规范，称为HSE。

　　4． Ethernet与网络安全问题

　　 在工厂运用互联网技术并不意味着工厂网络一定要连接到互联网。采用网络的工厂，连入互联网均使用TCP/IP。这样就面临互联网类似的安全问题。

　　 安全隐患：病毒、工业间谍、黑客、软件BUG、恐怖主义。

　　 黑客的动机：金钱、信息、恐怖主义、破坏、政治等，工业现场相对较少吸引力。同时，黑客行为是高技术的，有费时费力费钱的代价。

　　 物理连接管理提高安全性：PLC操作系统是专有的，不易受到黑客、病毒的侵略。

　　 RAS、VPN提供远程访问：硬件身份识别。

　　 可提供多种安全机制：用户密码、数据加密、防火墙等。

　　随着生物信息技术的发展，指纹、声音等生物信息将提高网络的安全性。

　　基于TCP/IP的Ethernet在工业自动化中的应用

　　Ethernet仅仅只有物理层和链路层规范，它通常与TCP/IP等平台无关的协议结合应用。我们所指的Ethernet实际上是指基于TCP/IP协议的Ethernet，即Ethernet/IP。过去，以生产PLC为主的公司都使用Ethernet完成信息级通信，其中，西门了公司的SIMATICNET将Ethernet应用到车间级，并有向下层通信的趋势。随着FF HSE的开发成功，Ethernet将广泛应用于工业控制系统的监控网络。特别令人感兴趣的是，国际上有些公司已推出了完全以工业Ethernet为基础的控制系统，其工厂级、监控级和现场级均采用基于TCP/P通信协议的工业Ethernet，配备Wed server功能，而且这种趋势愈来愈明显。人们预测，像当年工业PC进入工业自动化领域一样，Ethernet/IP将会十分迅速地进入工业控制的各级网络。

　　基于TCP/IP的Ethernet构成的工厂网络的最大优点是将工厂的商务网、车间的制造网络和现场级的仪表、设备网络构成了畅通的透明网络，并与WEB功能相结合，与工厂的电子商务、物资供应链和ERP等形成整体，这就是施奈德的透明工厂概念。

所谓透明工厂，即基于开放的Internet和Ethernet，实现：
　　 开放的商业化技术的应用OPC servers,Ethernet,Internet,IEC1131;
　　 基于IT/Internet技术的产品开发 嵌入式网页服务器和浏览器提供对PLC数据的访问时间和可视化

；
　　 采用开放的网络策略 TCP/IP，物理层Ethernet；
　　 创建现有的PLC作为“内容提供商”嵌入式服务器插件和OPC server。

　　Ethernet及其应用层协议――Ethernet/IP

　　按照互联网参考的7层协议，Ethernet只提供了物理层和链路层协议，且通常与TCP/IP等协议结合应用。由于应用层协议不同，因此难以保证其互操作性。

　　传输控制协议/网际协议（TCP/IP）是Internet的网络层和传输层协议。在商业领域，它的互操作性由Internet的应用层的文件传输（FTP）、终端访真（Telnet）、电子邮件（SMTP）和他公共协议保证；在自动化领域，尚无标准的应用层，各自动化厂商都有自己的应用层，如Mod bus Ethernet TCP/IP就是一种应用层协议。

　　为了在不同的网络设备中实现互操作，公共应用层是。当前，多个组织正在为工业自动领域的

TCP/IP定义公共应用层协议。特别是将Ethernet用于现场设备级，是当前的热点课题。例如，面向制造

自动化的Ethernet，产生了一种基于控制和信息的协议（CIP）的新型Ethernet――工业实时Ethernet。

这是为传输控制协议/用户数据协议/协议（TCP/UDP/IP）定义的、基于主机/客户机的控制和信息协议。

Ethernet的CIP称为Ethernet/IP。

　　CIP是专为工业控制设计的应用层协议，提供了访问数据和控制设备操作的服务集。它采用用户数据协议/网际协议（UDP/IP）和传输控制协议/网际协议（TCP/IP）作为Ethernet网上的控制和信息协议，允许发送显式（信息）和隐式（控制）报文。其中，隐式报文是对时间有苛刻要求的I/O信息（事件触发、控制器互锁等），通过UDP/IP完成的隐式报文中数据区包含实时I/O数据（CIP的控制部分）；显式报文是无时间苛刻要求的点对点信息，可由TCP/IP完成（CIP的信息部分）。CIP向终端用户提供了自动化系统必不可少的控制、组态、数据采集服务功能。为面向自动化领域提供了Ethernet网上的工业自动化设备的互操作性和可换性。

最近，著名的工业通信技术国际组织――ODVA和PI在美国德州休斯敦