項(xiàng)目定義
產(chǎn)品定義
　　工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)是指以工廠內(nèi)的測(cè)量和控制機(jī)器間的數(shù)字通訊為主的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，也稱現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。它是將傳感器、各種操作終端和控制器間的通訊及控制器間的通訊進(jìn)行特化的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（如圖1、圖2）。

行業(yè)定義
　　本次調(diào)研的行業(yè)主要參照國(guó)家統(tǒng)計(jì)局和行業(yè)協(xié)會(huì)的定義。由于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的應(yīng)用帶有鮮明的行業(yè)特點(diǎn)，因此我們將市場(chǎng)劃分為最終用戶行業(yè)和OEM行業(yè)。

現(xiàn)場(chǎng)總線市場(chǎng)體系
　　中國(guó)的現(xiàn)場(chǎng)總線市場(chǎng)體系主要由現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)（協(xié)會(huì)）構(gòu)成，目前國(guó)內(nèi)相關(guān)的機(jī)構(gòu)主要有3家，其下屬分別有各自的協(xié)議家族及會(huì)員群體：

市場(chǎng)規(guī)模—總體規(guī)模
　　基于西門子產(chǎn)品在自動(dòng)化領(lǐng)域內(nèi)強(qiáng)大的營(yíng)銷能力和龐大的市場(chǎng)規(guī)模，Profibus和Profinet在中國(guó)國(guó)內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是在冶金、化工、汽車等項(xiàng)目型市場(chǎng)。

　　目前Rockwell和Omron等企業(yè)在OEM市場(chǎng)的業(yè)務(wù)開展情況良好，使得DeviceNet和EthernetIP在印刷機(jī)械、橡膠機(jī)械等領(lǐng)域得到了較多的應(yīng)用。

　　三菱的CC-Link目前在中國(guó)國(guó)內(nèi)的應(yīng)用規(guī)模相對(duì)較小，同時(shí)受到中日關(guān)系緊張及推廣費(fèi)用投入不足等因素影響，CCLink新增節(jié)點(diǎn)數(shù)一直低于其他PI系和ODVA系的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)（如圖3）。

　　2012年，受到中國(guó)人民幣匯率上升以及美國(guó)、歐洲經(jīng)濟(jì)蕭條等因素影響，中國(guó)的工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)出現(xiàn)衰退情況，各類現(xiàn)場(chǎng)總線的新增節(jié)點(diǎn)數(shù)均出現(xiàn)了不同程度的下降。

　　由于冶金、化工等行業(yè)的衰退幅度高于其他行業(yè)，由此導(dǎo)致Profibus的新增節(jié)點(diǎn)數(shù)下降幅度高于其他現(xiàn)場(chǎng)總線（如圖4）。

市場(chǎng)規(guī)模—行業(yè)應(yīng)用規(guī)模
　　項(xiàng)目型市場(chǎng)的新增節(jié)點(diǎn)數(shù)遠(yuǎn)大于OEM市場(chǎng)，其中冶金、汽車、市政、交通、化工等行業(yè)的新增節(jié)點(diǎn)數(shù)較多。

　　由于冶金、化工等行業(yè)的衰退幅度高于其他行業(yè)，由此導(dǎo)致Profibus的新增節(jié)點(diǎn)數(shù)下降幅度高于其他現(xiàn)場(chǎng)總線。

　　OEM行業(yè)中，起重機(jī)械、橡膠機(jī)械、印刷機(jī)械等對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線的需求量較大，2012年的新增節(jié)點(diǎn)數(shù)相對(duì)較多（如圖5）。

總線介紹
Profibus
　　PROFIBUS于1989年正式成為現(xiàn)場(chǎng)總線的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，目前在多種自動(dòng)化的領(lǐng)域中占據(jù)主導(dǎo)地位。它有兩個(gè)主要的兼容部分，即PROFIBUS－DP（DecentralizedPeriphery），PROFIBUS－PA（Process Automation）。其中PROFIBUSDP應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)級(jí)，它是一種高速低成本通信，用于設(shè)備級(jí)控制系統(tǒng)與分散式I/O間的通訊，總線周期一般小于10ms，使用協(xié)議第1、2層和用戶接口，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目焖俸陀行нM(jìn)行；PROFIBUS－PA適用于過程自動(dòng)化，可使傳感器和執(zhí)行器接在一根共用的總線上，可應(yīng)用于本征安全領(lǐng)域（如圖6）。

Profinet
　　PROFINET由PROFIBUS國(guó)際組織（ P R O F I B U SInternational，PI）推出，是新一代基于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的自動(dòng)化總線標(biāo)準(zhǔn)。作為一項(xiàng)戰(zhàn)略性的技術(shù)創(chuàng)新，PROFINET為自動(dòng)化通信領(lǐng)域提供了一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)解決方案，囊括了諸如實(shí)時(shí)以太網(wǎng)、運(yùn)動(dòng)控制、分布式自動(dòng)化、故障安全以及網(wǎng)絡(luò)安全等當(dāng)前自動(dòng)化領(lǐng)域的熱點(diǎn)話題，并且，作為跨供應(yīng)商的技術(shù)，可以完全兼容工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)總線（如PROFIBUS）技術(shù)，保護(hù)現(xiàn)有投資。

　　PROFINET是適用于不同需求的完整解決方案，其功能包括8個(gè)主要的模塊，依次為實(shí)時(shí)通信、分布式現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、運(yùn)動(dòng)控制、分布式自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)安裝、IT標(biāo)準(zhǔn)和信息安全、故障安全和過程自動(dòng)化（如圖7）。

DeviceNet
　　Devicenet是一種低成本的通訊總線。它將工業(yè)設(shè)備（如：限位開關(guān)，光電傳感器，閥組，馬達(dá)啟動(dòng)器，過程傳感器，條形碼讀取器，變頻驅(qū)動(dòng)器，面板顯示器和操作員接口）連接到網(wǎng)絡(luò)，從而消除了昂貴的硬接線成本。直接互連性改善了設(shè)備間的通訊，并同時(shí)提供了相當(dāng)重要的設(shè)備級(jí)診斷功能，這是通過硬接線I/O接口很難實(shí)現(xiàn)的。

　　Devicenet是一種簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)解決方案，它在提供多供貨商同類部件間的可互換性的同時(shí)，減少了配線和安裝工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備的成本和時(shí)間。DeviceNet不僅僅使設(shè)備間以一根電纜互相連接和通訊，更重要的是它給系統(tǒng)所帶來的設(shè)備級(jí)的診斷功能。該功能在傳統(tǒng)的I/O上是很難實(shí)現(xiàn)的（如圖8）。

EtherNet/IP
　　Ethernet/IP是一個(gè)面向工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用的工業(yè)應(yīng)用層協(xié)議。它建立在標(biāo)準(zhǔn)UDP/IP與TCP/IP協(xié)議之上，利用固定的以太網(wǎng)硬件和軟件，為配置、訪問和控制工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備定義了一個(gè)應(yīng)用層協(xié)議。Ethernet/IP以特殊的方式將以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)分成預(yù)定義的設(shè)備類型。Ethernet/IP應(yīng)用層協(xié)議是基于控制和信息協(xié)（CIP）層的，提供了從工業(yè)樓層企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的一整套無縫整合系統(tǒng)Ethernet/IP使用所有傳統(tǒng)的以太網(wǎng)協(xié)議，構(gòu)建于標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)技術(shù)之上，這意味著Ethernet/IP可以和現(xiàn)在所有的標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)設(shè)備透明銜接工作。更重要的是，將Ethernet/IP建立在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)技術(shù)平臺(tái)上，保證了前者會(huì)隨著后者技術(shù)的發(fā)展而進(jìn)一步發(fā)展（如圖9）。

CC-Link
　　CC-Link是Control&Communication Link（控制與通信鏈路系統(tǒng)）的縮寫。在1996年11月，由三菱電機(jī)為主導(dǎo)的多家公司推出，其增長(zhǎng)勢(shì)頭迅猛，在亞洲占有較大份額，目前在歐洲和北美發(fā)展迅速。在其系統(tǒng)中，可以將控制和信息數(shù)據(jù)同時(shí)以10Mbit/s高速傳送至現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)，具有性能卓越、使用簡(jiǎn)單、應(yīng)用廣泛、節(jié)省成本等優(yōu)點(diǎn)。其不僅解決了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)配線復(fù)雜的問題，同時(shí)具有優(yōu)異的抗噪性能和兼容性。CC-Link是一個(gè)以設(shè)備層為主的網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)也可覆蓋較高層次的控制層和較低層次的傳感層。2005年7月CC-Link被中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)批準(zhǔn)為中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)性技術(shù)文件。

供稿/睿工業(yè)德佳咨詢