計算機控制網絡的特點2.1、計算機工業(yè)網絡基礎2.2、計算機網絡控制技術概述2.3、集散控制系統(tǒng)（DCS）2.4、現場總線控制系統(tǒng)(FCS)計算機控制網絡總體結構（一個用于工業(yè)控制領域的通信系統(tǒng)示意圖）2.1、計算機工業(yè)網絡基礎網絡的三大功能：（l）數據傳送（2）資源共享（3）提高計算機的可靠性和可用性

網絡的類型通信網絡的類型可以按不同的標準進行劃分，按網絡范圍和計算機之間互連的距離可分為廣域網（WAN）和局域網（LAN）兩種。2.1、計算機工業(yè)網絡基礎

網絡拓撲結構1．星形結構

星形結構的特點：（1）結構簡單，便于管理。（2）控制簡單，建網容易，通信功能簡單。（3）網絡延遲時間小，傳輸誤差較低。2.1、計算機工業(yè)網絡基礎

網絡拓撲結構2．環(huán)形結構環(huán)形結構的特點：（1）在環(huán)路上，每個節(jié)點的地位是相同的，每個節(jié)點都可以獲得網絡的控制權。（2）不需要進行路徑選擇，控制比較簡單，意味在環(huán)形結構中，信息從源地址到目的地的路徑只有一條。（3）傳輸信息的延遲時間固定，有利于實時控制。2.1、計算機工業(yè)網絡基礎

網絡拓撲結構3．總線形結構總線形結構的特點：

（l）較好的擴充性，網絡上節(jié)點的增刪容易，網絡大小可通過轉接部件延伸和擴展。（2）不需要中央控制器，有利于分布控制，可靠性高。（3）由于多臺設備共用一條通信線，所以信道利用率較高。2.1、計算機工業(yè)網絡基礎

網絡拓撲結構4．樹線形結構樹線形結構的特點：樹形結構是分層結構，適用于分級管理和分級控制系統(tǒng)。與星形結構相比，由于通信線路總長度較短，故它連網成本低，易于維護和擴展，但結構較星形結構復雜。2.1、計算機工業(yè)網絡基礎

網絡傳輸介質傳輸介質又稱傳輸媒體，是通信系統(tǒng)中接收方與發(fā)送方之間的物理通道，起了設備互連和傳播信息的作用。傳輸介質可分為兩大類：有線介質（如雙絞線、同軸電纜、光纖等）和無線介質（如衛(wèi)星通信、紅外通信、微波通信的載體）。網絡訪問控制

信息訪問控制有：查詢、令牌環(huán)、令牌總線、CSMA／CD、信息槽等。信息交換技術

信息交換技術是計算機網絡實現技術中十分重要和基本的內容，它分為兩類：線路交換與存儲轉發(fā)交換。存儲轉發(fā)交換中又分為兩種：報文存儲轉發(fā)交換與報文分組存儲轉發(fā)交換。2.1、計算機工業(yè)網絡基礎網絡協議及其層次結構

資源共享信息交換通信困難廠家不同軟硬件的差異在通信網絡中所有“成員”必須遵循某種相互都能接受的一組規(guī)則，以便實現彼此的通信和資源共享。這些規(guī)則的集合稱為網絡協議。在計算機網絡中各終端用戶之間，用戶與資源之間或資源與資源之間的對話與合作必須按照預先規(guī)定的協議進行。2.1、計算機工業(yè)網絡基礎網絡協議及其層次結構

利用分層方法，我們可以容易地實現網際聯網、網絡配置間的連接。

為了實現計算機系統(tǒng)之間的互連，1977年國際標準化組織（ISO）提出了開放系統(tǒng)互連參考模型OSI（OpenSystemInterconnection／ReferenceModel）。OSI網絡層次結構模型規(guī)定了七個功能層，每層都使用它自己的協議。2.1、計算機工業(yè)網絡基礎

網絡互連網絡互連是采用網絡互連設備將同一類型的網絡或不同類型的網絡及其產品相互連接起來組成地理覆蓋范圍更大，功能更強的網絡。網絡互連常用設備有：中繼器、網橋、路由器、網關。中繼器是網絡物理層的一種介質連接設備，是延長網絡距離的最簡單、最廉價的互連設備。網橋同類型網絡之間的互連設備。2.1、計算機工業(yè)網絡基礎路由器屬于OSI網絡層的一種互連設備，對應于網絡層進行數據分組轉發(fā)，用路由器連接的網絡可以使用在數據鏈路層和物理層互不相同的協議。下面為路由器工作原理：

2.1、計算機工業(yè)網絡基礎網關又稱為網間連接器，能使不同類型（異種網絡操作系統(tǒng)）的網絡連接在一起。下圖是網關連接示意圖CCITT(InternationalTelephoneandTelegraphConsultativeCommittee)互聯網分組交換協議序列分組交換協議2.2、計算機網絡控制技術概述)控制網絡的特點

從技術上講，控制網絡有以下一些技術特點：

(1)要求有高實時性和良好的時間確定性；

(2)傳送的信息多為短幀信息，且信息交換頻繁；

(3)容錯能力強，可靠性、安全性好；

(4)控制網絡協議簡單實用，工作效率高；

(5)控制網絡結構具有高度分散性；

(6)控制設備的智能化與控制功能的自治性；

(7)與信息網絡之間有高效的通信，易于實現與信息網絡的集成。

2.2、計算機網絡控制技術概述2.)控制網絡與信息網絡的區(qū)別

控制網絡和信息網絡有以下四點區(qū)別：

(1)控制網絡中數據傳輸的及時性和系統(tǒng)響應的實時性是控制系統(tǒng)最基本的要求。

(2)控制網絡強調在惡劣環(huán)境下數據傳輸的完整性、可靠性。

(3)在企業(yè)自動化系統(tǒng)中，分散的單一用戶必須借助控制網絡進入系統(tǒng)，所以通信方式多使用廣播和組播方式，在信息網絡中某個自主系統(tǒng)與另外一個自主系統(tǒng)一般都建立一對一的通信方式。

(4)控制網絡必須解決多家公司產品和系統(tǒng)在同一網絡中相互兼容問題，即互操作性問題。2.2、計算機網絡控制技術概述3.)控制網絡的類型及其相互關系

2.3、集散控制系統(tǒng)（DCS）設計原則:

采用分散控制和集中管理的設計思想、分而自治和綜合協調的設計原則，并采用層次化的體系結構.所謂分散控制是用多臺微型計算機，分散應用于生產過程控制;所謂集中管理是用通信網絡技術把多臺計算機構成網絡系統(tǒng).分散控制系統(tǒng)是縱向分層、橫向分散的大型綜合控制系統(tǒng)。1).集散控制系統(tǒng)

分散控制系統(tǒng)(DistributedControlSystem):采用功能分級、軟硬件分布配置、監(jiān)控管理功能集中于中央站和有相當操作級別的終端，實時性強的控制和調節(jié)功能由分站完成，中央站停止工作不影響分站功能和設備運轉，對于局部網絡通信控制也不應因此而中斷。DCS基本概念：DCS由HONEYWELL公司在1975年首先推出的系統(tǒng)。即：TDC2000，它只有模擬量控制。目前生產DCS的主要廠家：（1）國外：HONEYWELL公司－ExpersionPKS;ABB－IndustrialIT；Siemens－PCS7；日本橫河的YEPARKMARKⅡ等等。（2）國內：浙大中控、和利時等。DCS基本概念：DCS組成DCS由四部份組成：I/O板、控制器、操作站和通訊網絡。人機接口包括操作站、工程師站和歷史站?？刂破鱅/O部件和生產過程相聯接，操作站和人相聯系，通訊網絡把這兩部分聯成系統(tǒng)。所以操作站是DCS的重要組成部分，工程師站給控制器和操作站組態(tài)。歷史站記錄生產過程的歷史數據。最近幾年開發(fā)的人機界面還有動態(tài)數據服務器。2.3、集散控制系統(tǒng)（DCS）2.3、集散控制系統(tǒng)（DCS）2).集散控制系統(tǒng)（DCS）的特點

分散性和集中性自治性和協調性靈活性和擴展性先進性和繼承性可靠性和適應性友好性和新穎性2.3、集散控制系統(tǒng)（DCS）在化工、石化、冶金及電力行業(yè)中,應用效益最直接、最明顯的系統(tǒng)應當是工業(yè)過程控制系統(tǒng),特別是集散控制系統(tǒng)DCS(DistributedControlSystem)。目前在化工企業(yè)新上裝置大部分仍采用可靠性高、投資較低的DCS。實際使用中,DCS的缺陷主要是：(1)采用模擬信號,數據傳輸精度較低。目前現場儀表與控制器之間的信號大都沿用DDZIII型儀表的模擬信號規(guī)格,即4～20mADC或1～5VDC,屬于單方向的模擬信號通信,具有現場儀表只能上傳或接受信號的通信瓶頸現象,而且需要數/模信號轉換,系統(tǒng)檢測精度低,抗干擾和糾錯能力不佳。(2)操作人員無法在控制室對現場儀表進行診斷維護和組態(tài)。由于DCS采用傳統(tǒng)的的模擬信號作為I/O信號,所以無法在工程師站上對現場儀表進行遠程診斷和維護。實際使用中,DCS的缺陷主要是：(3)需要大量I/O卡件和電纜,種類多,擴展困難?，F場儀表與控制器是點對點的傳輸方式,大量的電纜要進DCS,電纜和I/O卡件的采購、安裝和維護成本很高。(4)PID閉環(huán)控制功能有限。由于DCS的控制功能由控制器實現,而且每個控制器要完成多路閉環(huán)控制,因此控制周期長。目前DCS的閉環(huán)控制頻率在2～5次/s。實際使用中,DCS的缺陷主要是：(5)分散性不夠。傳統(tǒng)意義上的DCS實現分散控制、集中管理,但實際上,DCS的控制功能并沒有真正的分散化,管理功能主要是監(jiān)控和協調。(6)開放性和通用性差。不同品牌的DCS系統(tǒng)的軟硬件均不通用,DCS擴充成本高、升級困難。2.3、集散控制系統(tǒng)（DCS）3).集散控制系統(tǒng)（DCS）的體系結構

主要有三代產品

第一代DCS的基本結構

其基本結構由監(jiān)控機、操作站、數據采集裝置、過程控制單元及高速數據通道等5部分組成。2.3、集散控制系統(tǒng)（DCS）3).集散控制系統(tǒng)（DCS）的體系結構

主要有三代產品

第二代DCS的基本結構

組成：(1)局部網絡(LAN)；(2)節(jié)點工作站，即指過程控制單元(PCU)；(3)中央操作站，它是掛接在LAN上的節(jié)點工作站，負責對全系統(tǒng)的信息進行綜合管理，是系統(tǒng)的主操作站；(4)系統(tǒng)管理站，又稱為系統(tǒng)管理模塊；(5)主計算機，也稱管理計算機；(6)網關(GateWay)。2.3、集散控制系統(tǒng)（DCS）3).集散控制系統(tǒng)（DCS）的體系結構

主要有三代產品

第三代DCS的基本結構

第一、二代DCS基本上為封閉系統(tǒng)，不同系統(tǒng)之間無法互連。第三代DCS局域網(LAN)遵循開放系統(tǒng)互連參考模型的7層通信協議,符合國際標準，比較容易構成信息集成系統(tǒng)。第4代集散控制系統(tǒng)DCS隨著信息技術發(fā)展,以及用戶對先進的控制功能與管理功能需求的增加,各DCS廠商(如Honeywell,Emerson,Foxboro,橫河和ABB等為代表)紛紛提升DCS的技術水平,并不斷地豐富其內容。以Honeywell公司最新推出的ExperionPKS(過程知識系統(tǒng)),Emerson公司的PlantWeb(EmersonProcessManagement),Foxboro公司的A2,橫河公司的R3(PRM-工廠資源管理系統(tǒng)),和ABB公司的IndustrialIT系統(tǒng)等為標志的新一代DCS已經形成。第4代集散控制系統(tǒng)DCS第4代DCS的體系結構主要分為4層結構:現場儀表層、控制裝置單元層、工廠(車間)層和企業(yè)管理層。一般DCS廠商主要提供除企業(yè)管理層之外的3層功能,而企業(yè)管理層則通過提供開放的數據庫接口,連接第3方的管理軟件平臺：ERP（EnterpriseResourcePlanning）,CRM（CustomerRelationshipManagement）SCM（SupplyChainManagement）等。DCS主要提供工廠(車間)級的所有控制和管理功能,并集成全企業(yè)的信息管理功能。關于PLC基本概念：可編程序控制器，專為在工業(yè)環(huán)境中應用而設計，采用可編程序的存儲器存儲操作指令，并通過數字式的或模擬式的輸入輸出控制機械或生產過程（IEC—1985）。1969年美國通用公司生產第一套PLC（ProgrammableLogicController）。國內外許多生產PLC廠家。發(fā)展歷程

上世紀80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為30~40%。在這時期，PLC在處理模擬量能力、數字運算能力、人機接口能力和網絡能力得到大幅度提高，PLC逐漸進入過程控制領域，在某些應用上取代了在過程控制領域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。

PLC具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。PLC在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位，在可預見的將來，是無法取代的。關于PLCPLC構成從結構上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。

關于PLCPLC&DCS1)、發(fā)展背景不同：PLC由傳統(tǒng)繼電器控制發(fā)展而來，早期以數字量邏輯控制為主；DCS由模擬儀表控制系統(tǒng)發(fā)展而來，以模擬量回路控制為主。2)、性能指標比較：

PLCDCS

（1）高速順序控制強較強

（2）復雜過程控制較強強

（3）硬件可靠性強強

（4）聯網和通訊功能弱強

（5）管理能力弱強

（6）系統(tǒng)診斷和報警弱強

3)、應用范圍

DCS：過程控制，面向工藝變量。

PLC：機械制造和工廠自動化，面向操作人員。HybridIndustriesandMigrationofFunctionsbySupplierSystems2.4、現場總線控制系統(tǒng)(FCS)1）.現場總線

現場總線(Fieldbus)是連接智能現場設備和自動化系統(tǒng)的數字式、雙向傳輸、多分支結構的通信網絡。現場總線是20世紀80年代末、90年代初國際上形成的,用于生產現場、在微機化測量控制設備之間實現雙向串行多節(jié)點數字通信的系統(tǒng),也被稱為開放式、數字化、多點通信的底層控制網絡?，F場總線技術以數字信號取代模擬信號，在3C（Computer計算機、Control控制、Communication通信）技術的基礎上，大量現場檢測與控制信息就地采集、就地處理、就地使用，許多控制功能從控制室移至現場設備。國際電工委員會IEC61158的標準定義：“安裝在制造和過程區(qū)域的現場裝置與控制室內的自動控制裝置之間的數字式、串行、多點通信的數據總線稱為現場總線。”一般認為“現場總線是一種全數字化、雙向、多站的通信系統(tǒng)，是用于工業(yè)控制的計算機系統(tǒng)的工業(yè)總線。”2.4、現場總線控制系統(tǒng)(FCS)2.4、現場總線控制系統(tǒng)(FCS)現場總線控制系統(tǒng)(FieldbusControlSystem，FCS)是一種以現場總線為基礎的分布式網絡自動化系統(tǒng)，它既是現場通信網絡系統(tǒng)，也是現場自動化系統(tǒng)。2）.現場總線的優(yōu)點一對N結構可靠性高可控狀態(tài)互可操作性與互換性系統(tǒng)結構的高度分散性系統(tǒng)的開放性2.4、現場總線控制系統(tǒng)(FCS)3）.現場總線對自動化領域的變革現場總線對當今的自動化領域帶來的變革是：用一對通信線連接多臺數字儀表取代一對信號線只能連接一臺儀表；用多變量、雙向、數字通信方式取代單變量、單向、模擬傳輸方式；用多功能的現場數字儀表取代單功能的現場模擬儀表；用分散式的虛擬控制站代替集中式的控制站；用現場總線控制系統(tǒng)FCS代替?zhèn)鹘y(tǒng)的分散控制系統(tǒng)DCS；變革傳統(tǒng)的信號標準、通信標準和系統(tǒng)標準；變革傳統(tǒng)的自動化系統(tǒng)體系結構、設計方法和安裝調試方法。2.4、現場總線控制系統(tǒng)(FCS)4）.FCS對DCS的變革FCS的信號傳輸實現了全數字化，從最底層的傳感器和執(zhí)行器就采用現場總線網絡，逐層向上直至最高層均為通信網絡互連。FCS的系統(tǒng)結構為全分散式，它廢棄了DCS的輸入/輸出單元和控制站，由現場設備或現場儀表取而代之，即把DCS控制站的功能化整為零，分散地分配給現場儀表，從而構成虛擬控制站，實現徹底的分散控制。FCS的現場設備具有互操作性，徹底改變傳統(tǒng)DCS控制層的封閉性和專用性，使不同廠商的現場設備既可互連也可互換，還可統(tǒng)一組態(tài)。FCS的通信網絡為開放式互連網絡，用戶可非常方便地共享網絡數據庫，使同層網絡可以互連，也可以使不同網絡互連。FCS的技術和標準實現了全開放，無專利許可要求，可供任何人使用。2.4、現場總線控制系統(tǒng)(FCS)5）.現場總線的特點系統(tǒng)的分散性系統(tǒng)的開放性產品的互操作性環(huán)境的適應性使用的經濟性維護的簡易性系統(tǒng)的可靠性目前，國內、外的現場總線有60幾種之多。2000年1月4日通過IEC61158.3～6標準，該標準包括了8種類型的現場總線子集，它們分別是：①基金會現場總線FF(原有的技術規(guī)范IEC61158)；②ControlNet；③Profibus；④P—Net；⑤FFHSE；⑥SwiftNet；⑦WordFIP；⑧Interbus。④、⑥是用于有限領域的專用現場總線；②、③、⑦、⑧是由PLC為基礎的控制系統(tǒng)發(fā)展而來，本質上以遠程I/O總線技術為基礎，通常不具備通過總線向現場設備供電和本征安全性能；①、⑤則由傳統(tǒng)DCS控制系統(tǒng)發(fā)展而來，具有總線供電和本征安全功能；①、⑧屬于現場設備級總線，②、⑤屬于監(jiān)控級現場總線；③、⑦則是包括兩個層次的現場總線?，F場總線類型(1)CAN總線CAN是德國Bosch公司從20世紀80年代初為解決現代汽車中眾多的控制與測試儀器之間的數據交換而開發(fā)的一種串行數據通信協議。CAN總線用短幀的方法通訊，抗干擾性能大大優(yōu)于其他總線。

2.4、現場總線控制系統(tǒng)(FCS)6）.幾種有影響的現場總線

2.4、現場總線控制系統(tǒng)(FCS)(2)LonWorks控制網絡和Lon總線LonWorks

是美國的Echeon公司于1991年推出的全分布智能控制網絡技術。帶有完整的OSI的七層網絡通訊模型，是現場總線中通訊功能最強的之一。有充分的能力應付各種控制對象。核心技術是節(jié)點由神經元芯片(含三個CPU)構成。它的通訊由CPU來控制。從通訊角度來看是最完整最理想，同時需要指出的是它的效率也是最低的。LonWorks的物理層是現場總線中最為豐富的，有雙絞線、光纖、同軸電纜、電力線載波、無線通訊等等。2.4、現場總線控制系統(tǒng)(FCS)(3)FF總線FF總線既不被任何單個的公司擁有，也不被單個的國家或標準組織控制,是一個非營利組織，由WorldFIP的北美部分和ISP(InteroperableSystemProtocol)合并而成。FF的H1現場總線的速率是31.28K

。2.4、現場總線控制系統(tǒng)(FCS)（4）Profibus協議PROFIBUS是過程現場總線（ProcessFieldBus）的縮寫。它是德國國家標準DIN19245和歐洲標準EN50170所規(guī)定的現場總線標準。它的通訊有一個主站控制，由主站按輪詢方式對子站“逐個”通訊。它的優(yōu)點是簡單，缺點是危險集中，主站出問題，整個系統(tǒng)癱瘓。

2.4、現場總線控制系統(tǒng)(FCS)（5）Modbus協議

Modbus是一種工業(yè)通信和分布式控制系統(tǒng)協議。與Profibus一樣同屬主從型。（6）Interbus。其拓撲學結構是環(huán)型的，所有的通訊子站連成一個“環(huán)”，以數據移位的方法通訊。它是一種簡單而高效的現場總線，它的傳輸效率是目前現場總線領域中最高的。該現場總線在低壓電器和建筑電器方面有較強的優(yōu)勢，西門子公司的建筑電器就以InterBus為主。2.4、現場總線控制系統(tǒng)(FCS)（6）

BACnetTM(樓宇自動化控制網絡數據通訊協議)由美國供熱、制冷與空氣調節(jié)工程師協會（ASHRAE）的標準項目委員會135P（SPC135P）于1995年6月通過的標準，主要在智能建筑中使用。由于智能建筑面對的控制對象遠比純粹的工業(yè)控制要復雜，它對現場總線的適應性要求也相當高。BACnetTM的策略是建筑在一些主流現場總線標準的基礎上，發(fā)揮各種現場總線的優(yōu)點，充分考慮智能建筑的控制網絡的任務。2.4、現場總線控制系統(tǒng)(FCS)2.4、現場總線控制系統(tǒng)(FCS)7）.現場總線控制系統(tǒng)(FCS)的體系結構

采用“操作站——數字式智能現場儀表”兩層式結構，現場設備均為智能數字儀表，見下圖：傳統(tǒng)DCS的結構示意圖FCS的結構示意圖ODAS開放式數據采集標準1998年11月10日,

ODAA（OpenDataAcquisitionAssociation，開放式數據采集協會）成立，公布了ODAS（OpenDataAcquisitionStandard），開放式數據采集標準。ODAS有兩個關聯標準：一個是OPC，另一個是IVI（InterchangeableVirtualInstruments）以及輸入輸出設備PCPI。ODAS進一步在軟件和硬件方面實現真正的“互操作”?，F代工業(yè)控制軟件互操作標準OPCOPC（OLEforprocesscontrol）現代工業(yè)控制軟件互操作標準，1996年秋天問世。OPC基金會建立了一套標準的OLE/COM接口協議，是建立在Microsoft的OLE/COM技術上的規(guī)范，采用了先進的客戶－服務器模型。OPC的特點是把硬件供應商和軟件供應商分離開來，各自只對數據的格式負責，這樣它就把現場總線最惱人的數據鏈路層的問題摔到一邊去了。OPC可以采用統(tǒng)一的方式存取不同硬件生產商的設備，實現“互操作”。也許是現場總線最終走向統(tǒng)一的一種重要的途徑。

CIP和以太網CIPCIP（ControlandinformationProtocol）是為TCP/UDP/IP定義的基于主機/客戶機的控制和信息協議。以太網的CIP則稱為Ethernet/IP，它有ControlNet、DeviceNet、ModBus、Profibus，等現場總線組織的支持。CIP為解決TCP/IP技術進入控制領域提供了一個有前途的方案。DCS的發(fā)展趨勢DCS的發(fā)展趨勢2.5、工業(yè)以太網Ethernet工業(yè)以太網,是指其在技術上與商用以太網(IEEE802.3標準)兼容,但材質的選用、產品的強度和適用性方面應能滿足工業(yè)現場的需要,即在環(huán)境適應性、可靠性、安全性和安裝使用方面滿足工業(yè)現場的需要。2.5、工業(yè)以太網Ethernet

過去一直認為，作為信息技術基礎的Ethernet是為IT領域應用而開發(fā)的，在工業(yè)自動化領域只能得到有限應用，這是由于:Ethernet采用CSMA/CD碰撞檢測方式，在網絡負荷較重時，網絡的確定性(determinism)不能滿足工業(yè)控制的實時要求;Ethernet所用的接插件、集線器、交換機和電纜等是為辦公室應用而設計的，不符合工業(yè)現場惡劣環(huán)境的要求;在工廠環(huán)境中。Ethernet抗干擾(EMI)性能較差。若用于危險場合，以太網不具備本質安全性能;Ethernet網還不具備通過信號線向現場儀表供電的性能。高速以太網當網絡中的負載越大的時候，發(fā)生沖突的概率也就越大。有資料顯示當一個網絡的負荷低于36%時，基本上不會發(fā)生沖突，在負荷為10%以下時，10M以太網沖突機率為每五年一次。100M以太網沖突機率為每15年一次。但超過36%后隨著負荷的增加發(fā)生沖突的概率是以幾何級數的速度增加的。顯然提高以太網的通信速度，就可以有效降低網絡的負荷。交換技術為了改善以太網負載較重時的網絡擁塞問題，可以使用以太網交換機（switch）。它采用將共享的局域網進行有效的沖突域劃分技術。各個沖突域之間用交換機連接，以減少CSMA/CD機制帶來的沖突問題和錯誤傳輸。這樣可以盡量避免沖突的發(fā)生，提高系統(tǒng)的確定性，但該方法成本較高，在分配和緩沖過程中存在一定的延時。2.5、工業(yè)以太網Ethernet現場總線大戰(zhàn)時,工業(yè)以太網大踏步地進入了控制領域。究其原因：由于工業(yè)自動化系統(tǒng)正向分布化、智能化的實時控制方面發(fā)展,以太網技術應用廣泛,為所有的編程語言所支持;軟硬件資源豐富;易于與Internet連接,實現辦公自動化網絡與工業(yè)控制網絡的無縫連接;可持續(xù)發(fā)展的空間大等等。其中通信已成為關鍵,用戶對統(tǒng)一的通信協議和網絡的要求日益迫切。另一方面,Intranet/Internet等信息技術的飛速發(fā)展,要求企業(yè)從現場控制層到管理層能實現全面的無縫信息集成,并提供一個開放的基礎構架,但目前的現場總線尚不能滿足這些要求。2.5、工業(yè)以太網Ethernet

為解決在無間斷的工業(yè)應用領城.網絡能在極端惡劣的條件下穩(wěn)定地工作的問題：美國SynergeticMicroSystem公司和德國Hirschmann赫斯曼公司專門開發(fā)和生產導軌式收發(fā)器系列、集線器系列和交換機系列，它們安裝在標準DIN導軌上，并有冗余電源供電；接插件采用牢固的DB-9結構。WoodheadConnectivity公司已研制成特殊封裝的工業(yè)以太網接插件RJ-LnxxIP67，能與RJ-45商用接插件和其它工業(yè)以太網產品一起使用。美國NETSilicon公司研制的工業(yè)以太網通信接口芯片，每片價格已降至10美元左右，與各種現場總線芯片相比，價格具有極大優(yōu)勢。以太網有以下優(yōu)點:(1)具有相當高的數據傳輸速率。目前,10Mb/s和100Mb/s的快速以太網已開始廣泛應用,1Gb/s以太網技術也逐漸成熟,而傳統(tǒng)的現場總線最高速率只有12Mb/s。顯然,以太網的速率要比傳統(tǒng)現場總線要快的多,完全可以滿足工業(yè)控制網絡不斷增長的帶寬要求。(2)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(tǒng)的開發(fā)和培訓費用,降低系統(tǒng)的整體成本,并大大加快系統(tǒng)的開發(fā)和推廣速度。(3)資源共享能力強。隨著Internet/Intranet的發(fā)展,以太網已滲透到各個角落,網絡上的用戶已經解除了資源地理位置上的束縛,在聯入互聯網的任何1臺計算機上就可以瀏覽工業(yè)控制現場的數據,實現“控管一體化”,這是其他任何一種現場總線都無法比擬的。(4)可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Υ蟆Ｒ蕴W的引入將為控制系統(tǒng)的后續(xù)發(fā)展提供可能性,用戶在技術升級方面無需獨自的研究投入,對于這一點,任何現有的現場總線技術都是無法比擬的。同時,機器人技術、智能技術的發(fā)展都要求通信網絡具有更高的帶寬和性能,通信協議有更高的靈活性,這些要求以太網都能很好地滿足。以太網有以下優(yōu)點:(5)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如VisualC++,Java和VisualBasic

等都支持以太網的應用開發(fā)。(6)允許使用不同的物理介質和構成不同的拓撲結構。以太網有以下優(yōu)點:現場總線與以太網比較物理層比較現場總線介質訪問控制方式：現場總線的介質訪問控制方式要滿足工業(yè)控制網絡的要求，即通信的實時性和確定性。確定性指站點每次得到網絡服務間隔和時間是確定的；實時性指網絡分配給站點的服務時間和間隔可以保證站點完成它確定的任務。

目前現場總線技術采用的介質訪問控制方式主要有：令牌、主從、生產者/客戶（producer/consumer）。以太網介質訪問控制方式：

CSMA/CD(載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測)是以太網（或IEEE802.3）采用的介質訪問控制方式?，F場總線與以太網比較(2)介質訪問控制方式比較PAC基本概念：PAC這個概念的提出是針對PLC的概念而來，作為一種快速和可靠的解決方案，由自動化研究機構(ARC)提出的，它表示可編程自動化控制器，用于描述結合了PLC和PC功能的新一代工業(yè)控制器。傳統(tǒng)的PLC廠商使用PAC的概念來描述他們的高端系統(tǒng)，而PC控制廠商則用來描述他們的工業(yè)化控制平臺。采用現有的商業(yè)計算機技術，所以具有更優(yōu)異的效能，并具有可伸縮性。透過商業(yè)化大量生產的平臺，所以易于維護和具有較低的發(fā)生故障時間等特性。

目前生產PAC的廠家如羅克維爾、研華、貝加萊等。工業(yè)控制領域其它技術問題PAC技術是一種新型的控制技術：與PLC相比，具有開放的體系結構和優(yōu)秀的互操作性、靈活性；與PC相比，又具有更高的穩(wěn)定性和更好的實時性，因此PAC能更好地滿足現代工業(yè)自動化的要求，是目前工業(yè)自動化領域研究的熱點之一。PAC發(fā)展前景及趨勢工業(yè)控制領域其它技術問題（1）SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition)系統(tǒng)，即數據采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)的應用領域很廣，它可以應用于電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工等領域的數據采集與監(jiān)視控制以及過程控制等諸多領域。在電力系統(tǒng)以及電氣化鐵道上又稱遠動系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)是以計算機為基礎的生產過程控制與調度自動化系統(tǒng)。它可以對現場的運行設備進行監(jiān)視和控制，以實現數據采集、設備控制、測量、參數調節(jié)以及各類信號報警等各項功能。工業(yè)控制領域其它技術問題SCADA：

（2）SCADA系統(tǒng)發(fā)展到今天已經經歷了三代。第一代是基于專用計算機和專用操作系統(tǒng)的SCADA系統(tǒng)。這一階段是從計算機運用到SCADA系統(tǒng)時開始到70年代。第二代是80年代基于通用計算機的SCADA系統(tǒng)，在第二代中，廣泛采用VAX等其它計算機以及其它通用工作站，操作系統(tǒng)一般是通用的UNIX