工業以太網總線供電

　　隨著控制、計算機、通信和網絡技術的發展，以太網技術在各領域得以廣泛應用，而且其設備成本不斷下降，速度也不斷提高。由于具有無可比擬的價格與速度優勢，百兆及千兆以太網己成為世界范圍內應用的標準。半導體技術的發展使以太網技術費用大幅降低，高度集成化也同時降低了網絡硬件的費用。以太網技術的穩定性可靠性都得到檢驗，能夠完全勝任控制環境中對實時性、可靠性、抗干擾性的嚴格要求。在與傳統現場總線的對比測試中，以太網顯示出了明顯的優勢，可以滿足控制系統各個層次的要求。于是很多廠家提出了基于傳統以太網技術來實現現場總線的方案。

　　然而，由于傳統以太網采用了沖突檢測載波偵聽多路訪問((CSMD/CD)機制。同一網絡環境下，各個接入網絡的設備共享傳輸介質，在總線競爭時都處于相同地位，會造成不確定的延時等問題。也就是說，傳統以太網是一種非確定的網絡系統，直接用作工業現場總線會存在一些問題。于是人們就對傳統以太網進行改造或在傳統以太網基礎上加以改進，提出了基于以太網技術來實現現場總線的方案，由此誕生了POWERLINK, EtherCAT, EPA, NCUC-Bus, EtherMAC, SERCOS,EtherNetlIP, ModBusTCP, ProfinetSRT, MECHATROLINK等這些工業實時以太網技術。其中EPA為浙大中控等單位聯合提出的具有自主知識產權的國產總線標準;NCUC-Bus為華中數控等多家單位組成的“機床數控系統現場總線技術聯盟”聯合制定的國產現場總線標準;EtherMAC為本文作者所在的課題組山大數控中心自主開發的實時以太網總線技術，當前己成功應用到多個數控系統、工業機器人等運動控制領域。

　　現場總線的優勢

　　（1）節省硬件與投資

　　由于現場總線系統中分散在現場的智能設備能直接執行多種傳感器控制報警和計算功能，因而可減少變送器的數量，不再需要單獨的調節器、計算單元等，也不需要DCS系統的信號調理、轉換、隔離等功能單元及其復雜接線，還可以用工控PC機作為操作站，從而節省了一大筆硬件投資，并可減少控制室的占地面積。

　　（2）節省安裝費用

　　現場總線系統的接線十分簡單，一對雙絞線或一條電纜上通常可掛接多個設備，因而電纜、端子、槽盒、橋架的用量大大減少，連線設計與接頭校對的工作量也大大減少。當需要增加現場控制設備時，無需增設新的電纜，可就近連接在原有的電纜上，既節省了投資，也減少了設計和安裝的工作量，據有關典型試驗工程的測算資料表明可節約安裝費用60%以上。

　　（3）節省維護開銷

　　由于現場控制設備具有自診斷與簡單故障處理的能力，并通過數字通訊將相關的診斷維護信息送往控制室，用戶可以查詢所有設備的運行狀態，診斷維護信息以便早期分析故障原因并快速排除，縮短了維護停工時間，同時由于系統結構簡化，連線簡單而減少了維護工作量。

　　（4）用戶具有高度的系統集成主動權:用戶可以自由選擇不同廠商所提供的設備來集成系統，避免因選擇了某一品牌的產品而被“框死”了使用設備的選擇范圍，不會為系統集成中不兼容的協議、接口而一籌莫展，使系統集成過程中的主動權牢牢掌握在用戶手中。

　　（5）提高了系統的準確性與可靠性:由于現場總線設備的智能化、數字化，與模擬信號相比，它從根本上提高了測量與控制的精確度，減少了傳送誤差，同時，由于系統的結構簡化，設備與連線減少，現場儀表內部功能加強，減少信號的往返傳輸，提高了系統的工作可靠性。

　　工業以太網的優勢

　　工業以太網采用商用以太網技術，并根據采用環境和條件進行改進設計保證在電源抗波動范圍、機箱防塵防潮、故障自愈、工作可靠性、芯片工作溫度、穩定性及電磁兼容性等方面有更好的性能和特點。工業以太網的優勢： [2]

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（1）應用廣泛

　　以太網是應用最廣泛的計算機網絡技術，幾乎所有的編程語言都支持以太網的應用開發。

　　（2）通信速率高

　　10, 100 Mbps的快速以太網已開始廣泛應用，1Gbps以太網技術也逐漸成熟，而傳統的現場總線最高速率只有12Mbps。顯然，以太網的速率要比傳統現場總線要快的多，完全可以滿足工業控制網絡不斷增長的帶寬要求。

　　（3）成本低廉

　　以太網網卡的價格較之現場總線網卡要便宜得多(約為1/10)；另外，以太網已經應用多年，人們對以太網的設計、應用等方面有很多經驗，具有相當成熟的技術。大量的軟件資源和設計經驗可以顯著降低系統的開發和培訓費用，降低系統的整體成本，并大大加快系統的開發和推廣速度。