PLC中的现场总线工业以太网是什么|龙鼎源

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从PLC应用推广开始，一些仪表也开始具备更多的功能，比如传递诊断信息、支持设备管理的功能。这些功能伴随着物理层通信链路的演进，发展为现场总线、工业以太网，以及无线传感网等技术。

根据HMS发布的数据，2020年，现场总线、工业以太网和无线传感网的市场分布中，工业以太网的比重已经越来越大。整体来看，仍然呈现出非常碎片化的份额。以工业以太网为例，排名第一的EtherNet/IP和PROFINET各自仅占据17%的市场份额，其余标准也有其各自的市场空间。

现场总线、工业以太网、无线传感网市场份额

从国际标准的角度看，IEC 61158所定义的现场总线和工业以太网的国际标准，目前已经达到了28种类型。在不同的国家地区，不同的行业，不同的厂商，都有自己的领域。值得一提的是，这28种类型中，也有来自中国的EPA和AUTBUS标准协议。

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在传统的PLC/DCS控制系统中，仪表是通过IO模块接入到控制系统中。控制系统所在的控制柜，无疑是所有设备接线的汇聚点，下面这些图片，无论杂乱或有序，都是这种汇聚场景的写照。

DCS/PLC：仪表通过点对点方式接入控制系统的IO模块

杂乱的接线

整齐的接线

如果现场的仪表可以不通过IO模块汇聚，而是在一条总线上工作，进入控制回路，那么进入控制系统的仅需要一条总线或者以太网就可以了。如果是基于无线的通信，那么甚至可以做到机柜内没有信号线接入。这就是典型的现场总线控制系统，即FCS（Fieldbus Control System）的使用场景。

FCS：仪表通过一条总线接入控制器

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将现场总线或工业以太网引入到控制回路中，意味着前文探讨的关于“准”（实时性）、“稳”（可靠性）、“快”（响应速度）的要求，从控制器与IO模块之间，扩展到控制器与现场仪表之间。

标准的DCS/PLC使用场景中，现场仪表与IO模块通过点对点的硬连线直接接入。在这个连接上，无需考虑实时性和可靠性的问题，而对速度的要求，也仅体现在传输电信号本身。

如果没有IO模块，现场仪表通过现场总线或工业以太网直接进入控制器，那么在总线或以太网上，就必须考虑类似IO模块与控制器之间的通信问题。此外，标准DCS/PLC系统中，作为内部通信时，IO模块和控制器之间有相当比例的是私有协议，但是在FCS的场景中，因为要接入各种仪表，这一协议就是开放协议。从私有协议到开放的标准协议的跨越，意味着关于实时性和可靠性等要求，需要考虑的更加的严谨和仔细，实现时需要有更全面的场景。如果把FCS的应用场景扩展到无线通信，除了上述问题之外，无线通信本身的可靠性，开放环境下的安全性（Cybersecurity），是需要继续追加考虑的问题。场景和问题的多样，也推高了技术的复杂度，从而导致了成本的上升。这也就是FCS虽然提出了快30年，但仍未取代DCS/PLC的原因。

但是在一些特定的场合，现场总线、工业以太网或无线通信，仍然有着自己独特的优势。例如，一些智能表的诊断信息可以通过总线或工业以太网传入系统，构成了企业数字化转型的基础要素。而在另一些难以部署通信线缆的场合，无线技术就是唯一的选择。