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随着智能制造"工业4.0”战略方针的开展，通信技术、计算机技术、it技术的发展已经逐渐的渗入到领域，其中主要的表现就是技术和工业技术，为自动化技术带来很有力的推动。那么下面我就来给大家介绍一下现场总线和工业以太网技术！

现场总线

现场总线是一种工业数据总线，是自动化领域中底层网络，它是应用在生产现场，连接智能现场设备和自动化测量控制系统的数字式、双向传输、分支结构的通信网络。

1、现场总线测量系统

现场总线的测量系统主要特点是多变量高性能的测量，使测量仪表具有计算能力等更多的功能，由于是采用数字信号，具有准确性高、分辨率高、抗干扰、抗畸变能力强，同时还具有仪表设备的状态信息，还可以对处理过程进行调整。

2、设备管理系统

可以提供设备自身及过程的管理信息、诊断信息、设备运行状态信息（包括智能仪表）、厂商提供的设备制造信息等。

现场总线原理图

3、现场总线控制系统

现场总线控制系统是整个系统重要组成部分，控制系统的软件有仿真软件、组态软件、设备软件、维护软件和监控软件等。首先要选择开发组态软件，控制操作人机接口软件mmi，这些通过组态软件，完成功能块之间的连接，在选定功能块的参数，进行网络组态。

4、数据库

数据库是有组织的，动态的存储大量有关数据与应用程序，从而实现数据的交叉访问和数据共享，有很高的独立性。工业设备在运行的过程当中参数连续发生变化，数据量也很大，控制与操作的实时性要求很高，所以就形成了一个可以互访操作的分布关系及实时性的数据系统。

现场总线服务模块

5、总线系统计算机服务模块

以客户机/服务器模式是当前比较流行的网络计算机模式。服务器即表示数据源（提供者），应用客户机则表示数据使用者。原理是这样的，客户机从服务器获取数据源，并进一步进行处理。但客户机运行在pc机或工作站上，而服务器则运行在小型机或大型机上面，它使用双方的资源、智能、数据来完成任务。

6、网络系统的软件和硬件

网络系统软件：lan mangger、netwarc、vines

服务器操作软件：bbbbbbnt、lenix、os/2、通信协议、应用软件数据库、网络管理协议等。

网络系统硬件：服务器、用户计算机、协议变换器、系统管理主机、集线器、网关等底层智能化仪表。

工业以太网

工业以太网是指技术上与“商用以太网”兼容，但在产品设计上、可靠性、实时性、环境适应性等方面满足工业现场的需要，它是继现场总线之后发展起来的，同时也是被认可具有发展前景的一种工业通信网络。工业以太网的本质就是以太网技术办公自动化走向工业自动化。

将工业以太网运用于工业中需要解决那些问题。

工业以太网在技术上来讲与商业以太网兼容，但是在产品设计之时、在可靠性、在实时性、环境的适应性等诸多方面可以满足工业现场的需要，是一种典型的工业通信网络，与商用以太网相比较工业以太网具有下列特殊要求：

1、网络安全性

2、互操作性

3、总线供电

4、远距离传输

5、控制网络结构具有高度分散性

6、要求有高实时性与良好的时间确定性

7、设备的可靠性与环境适应性

8、传送信息多为短帧信息，且信息交换频繁

9、容错能力强，可靠性、安全性好

10、控制网络协议简单实用，工作效率高

11、控制设备的智能化与控制功能的自治性

12、与信息网络之间有高效率的通信，易于实现与信息网络的集成

工业以太网具有哪些优势

1、成本低廉

由于以太网的应用非常广泛，受到硬件开发商与生产厂商的广泛支持和高度关注，因此有很多相对应的硬件产品供用户选择，而且相对来讲价格也比较低廉。

2、应用广泛

以太网是当前应用为广泛的技术，拥有强大的售后技术支持，典型的以太网应用形式如：ethernet+tcp/ip+web。几乎所有的编程语言都支持ethernet的应用开发。

3、软硬件资源丰富

以太网已应用多年，人们对以太网的设计、应用等方面有诸多的经验，对其他的计算也比较熟悉，大量的设计经验和软件资源可以有效的降低开发费用， 从而显著的降低了系统的整体成本，并且快速的提升了系统的开发和推广速度。

4、通信速率高

当前以太网的通信速率是10m、100m 的快速以太网也开始广泛应用，1000m以内的以太网技术也逐渐成熟，而目前10g以太网也正在研究，其通信的速度比当前的现场总线快很多。

5、可持续发展能力强

由于以太网的广泛使用，它一直得到大量的技术投入和重视，形成全球性的技术支持服务，并且在当前这个瞬息万变的信息时代，企业的发展与生存在很大程度上依赖于一个快速而有效的通信网络管理。在未来不断发展过程中信息技术与通信技术的发展将更加迅速，也更加成熟，因此保证了以太网技术的不断的创新与进步。

6、易于实现管控一体化

易于实现控制网络与信息网络的无缝集成，建立统一的企业网络，能实现嵌入式控制器，智能现场和测控仪表等方便的接入以太网络。

CC-bbbb现场总线是日本三菱电机公司主推的一种基于PLC系统的现场总线，这是目前在世界现场总线市场上唯一的源于亚洲、又占有一定市场份额的现场总线。它在实际工程中显示出强大的生命力，特别是在制造业得到广泛的应用。 
     在CC-bbbb现场总线的应用过程中，为重要的一部分便是对系统进行通信初始化设置。目前CC-bbbb通信初始化设置的方法有三种，本文将对这三种不同的初始化设置方法进行比较和分析，以期寻求在不同的情况下如何来选择简单有效的通信初始化设置方法。这对CC-bbbb现场总线在实际工程中的使用具有重要的现实意义，一则为设计人员在保证设计质量的前提下减少工作量和节省时间，二则也试图探索一下是否可以进一步发挥和挖掘CC-bbbb的潜力。
实验系统简述
  为了便于比较通信初始化设置方法，我们首先在实验室中建立了这样一个小型的CC-bbbb现场总线系统.整个系统的配置如图1所示。  

                                                          图1 系统配置   

       在硬件连接设置无误之后，就可开始进行通信初始化设置。

      三种设置方法的使用  

图2 通信初始化程序的流程     

      首先采用的是基本的方法,即通过编程来设置通信初始化参数。编制通信初始化程序的流程如图2所示。首先在参数设定部分，将整个系统连接的模块数，重试次数，自动返回模块数以及当CPU瘫痪时的运行规定（停止）以及各站的信息写入到存储器相应的地址中。在执行刷新指令之后缓冲存储器内的参数送入内部寄存区，从而启动数据链接。如果缓冲存储器内参数能正常启动数据链接，这说明通信参数设置无误，这时就可通过寄存指令将参数寄存到E²PROM。这是因为一旦断电内部寄存区的参数是不会保存的，而E²PROM中的参数即使断电仍然保存。同时通信参数必须一次性地写入E²PROM，即仅在初始化时才予以执行。此后CPU运行就通过将E²PROM内的参数送入内部寄存区去启动数据链接。值得注意的是，如果通信参数设置有误（如参数与系统所采用的硬件不一致，或参数与硬件上的设置不一致），数据链接将无法正常启动，但通常并不显示何处出错，要纠正只有靠自己细心而又耐心地检查，别无它法。反过来，如果通信参数设置正确而硬件上的设置有错，CC-bbbb通信控制组件会提供出错信息，一般可通过编程软件包的诊断功能发现错误的类型和错在哪里。

      第二种通信初试化设置的方法是使用CC-bbbb 通信配置的组态软件GX-Configurator for CC-bbbb。该组态软件可以对A系列和QnA系列的PLC进行组态，实现通信参数的设置。

      整个组态的过程十分简单，在选择好主站型号之后就可以进行主站的设置，此后再陆续添加所连接的从站，并进行从站的设置，包括从站的型号和其所占用站的个数。后组态完成的画面如图3所示。

      在组态过程中的各个模块的基本信息都会显示在组态完成的画面上，整个画面简单直观，系统配置一目了然。然而在组态完成后启动数据链接时出现了问题。   

                                                   图3 组态完成画面  

      当选择“Download master bbbbbeter file”之后，弹出一对话框，要求选择是将参数写到E²PROM还是缓冲存储器。无论选择其中任何一种，软件都会提示“是否现在执行数据链接?”，如果选择“是”，各站点的LED灯指示正常。然而当把此时运行正常的PLC复位后重新运行，各站点均出错。这种情况说明组态文件并未能真正写入到E²PROM中，也就是说该组态软件并不具备将参数写入E²PROM这部分功能。因此在这种情况下为了能使用E²PROM启动数据链接，就必须在主站中再写入“参数寄存到E²PROM”这段程序，靠组态和编程共同作用来正常启动数据链接。显而易见，这种方法是利用组态软件包设置通信参数，再利用编程将这些参数写E²PROM，这才得以完成数据链接所必须的后步骤。当然这在实际使用时会带来某些不便，但它毕竟可以省略将通信参数写入缓冲寄存区的一段程序，在这个意义上也给CC-bbbb的使用者带来许多便利。

      后一种方法是通过CC-bbbb网络参数来实现通信参数设定。由于这是小Q系列的PLC新增的功能，而A系列和QnA系列PLC并不具备这项功能。因而在进行这种设置方法的实验就必须将原先使用的主站模块换成Q系列的PLC。

      整个设置的过程相当方便。只要在GPPW软件的网络配置菜单中，设置相应的网络参数，远程I/O信号就可自动刷新到CPU内存，还能自动设置CC-bbbb远程元件的初始参数。如下图所示。如果整个CC-bbbb现场总线系统是由小Q 系列和64个远程I/O模块构成的，甚至不须设置网络参数即可自动完成通信设置的初试化。

      比较和分析    

      在使用过这三种不同的方法之后，对它们的优点和弊端都有了一个更为全面地认识和理解。

      编制传统的梯形图顺控程序来设置通信参数为复杂，编程时耗费的时间长。并且在调试时一旦发现错误，就需要一条条指令校对，寻找出错误所在，因此有着很大的工作量。然而它仍然有着其他方法所没有的优势。首先，在编完整个设置的程序之后就能非常清晰的了解整个设置过程，掌握PLC是如何运作，启动数据链接的。其次，整个编程的思路非常清晰，而且要编制正确的程序必须建立在熟练的掌握各种软元件的使用条件的基础之上，因而在这个过程中能够对各个软元件的功能，接通条件都能有非常好的理解，并能熟练使用。对初学且有志牢固掌握CC-bbbb通信设计者好从这里入手。

      采用的组态软件进行设置的大的优势就在于简单直观，在画面上能够明了地看到整个系统的配置，包括主站所连接的从站个数，各从站的规格和性能，一目了然。而且一旦发生错误或是要更改参数，都能够很快地完成，节省了很多时间和工作量。然而它也有一个大的缺陷，就是无法将参数寄存到E²PROM中，在复位之后，刚写入的组态内容将不复存在。倘若在实际的应用中，现场的情况错综复杂，会遇到很多预想不到的问题，如果中途需要复位，那么组态软件将无能为力，必需重新设置再写入，这样会影响工作进度。因此，在这种情况下采用组态软件，并辅以将通信参数从缓冲积存区写入E²PROM的程序，就能完成整个系统的初始化设置。此外，组态软件目前还不支持小Q系列的PLC。

      后，利用网络参数设置的方法简单有效，只要按规定填写一定量的参数之后就能够很好的取代繁冗复杂的顺控程序。在发生错误或是需要修改参数时，同组态软件一样，也能很快地完成，减少设置时间。然而它的不足之处，在于设置过程中跳过了很多重要的细节，从而无法真正掌握PLC的内部的运作过程，比较抽象。例如在填写了众多参数之后，虽然各站的数据链路能正常执行，但是却无法理解这些参数之间是如何联系的，如何作用的，如何使得各站的数据链接得以正常完成。

      小结

      三种方法各有千秋，适用于在不同的目的和不同的情况下（譬如不同的PLC系列）供使用者灵活选用。如果旨在清晰地了解PLC内部的运作，可以用编程的方法；如果旨在节省设计人员的工作量，减少设计调试时间，可以用网络参数的方法。组态软件的方法可以算是这两种的结合。在实际的应用中，通过网络参数来进行通信初始化设置的方法不失为一种为优越的方法，方便、可靠、功能全面这三点就已经很好的满足了系统的需求，缩短了CC-bbbb现场总线在应用于各种不同的工控场合时设计和调试的时间，降低了工作的难度，更方便了以后的故障检修和维护。遗憾的是它只适用于小Q系列PLC。

     随着通信技术和控制技术的发展，相信在不久的将来现场总线技术及其相关技术将发展得更为成熟和完善，并将出现更为便利且功能强大的通信设置的方法，使将来的现场总线技术更好地应用于现场。