工业化计算机网络2-1 控制网络与现场总线技术

计算机控制网络的特点2.1、计算机工业网络基础2.2、计算机网络控制技术概述2.3、集散控制系统（DCS）2.4、现场总线控制系统(FCS)计算机控制网络总体结构（一个用于工业控制领域的通信系统示意图）2.1、计算机工业网络基础网络的三大功能：（l）数据传送（2）资源共享（3）提高计算机的可靠性和可用性

网络的类型通信网络的类型可以按不同的标准进行划分，按网络范围和计算机之间互连的距离可分为广域网（WAN）和局域网（LAN）两种。2.1、计算机工业网络基础

网络拓扑结构1．星形结构

星形结构的特点：（1）结构简单，便于管理。（2）控制简单，建网容易，通信功能简单。（3）网络延迟时间小，传输误差较低。2.1、计算机工业网络基础

网络拓扑结构2．环形结构环形结构的特点：（1）在环路上，每个节点的地位是相同的，每个节点都可以获得网络的控制权。（2）不需要进行路径选择，控制比较简单，意味在环形结构中，信息从源地址到目的地的路径只有一条。（3）传输信息的延迟时间固定，有利于实时控制。2.1、计算机工业网络基础

网络拓扑结构3．总线形结构总线形结构的特点：

（l）较好的扩充性，网络上节点的增删容易，网络大小可通过转接部件延伸和扩展。（2）不需要中央控制器，有利于分布控制，可靠性高。（3）由于多台设备共用一条通信线，所以信道利用率较高。2.1、计算机工业网络基础

网络拓扑结构4．树线形结构树线形结构的特点：树形结构是分层结构，适用于分级管理和分级控制系统。与星形结构相比，由于通信线路总长度较短，故它连网成本低，易于维护和扩展，但结构较星形结构复杂。2.1、计算机工业网络基础

网络传输介质传输介质又称传输媒体，是通信系统中接收方与发送方之间的物理通道，起了设备互连和传播信息的作用。传输介质可分为两大类：有线介质（如双绞线、同轴电缆、光纤等）和无线介质（如卫星通信、红外通信、微波通信的载体）。网络访问控制

信息访问控制有：查询、令牌环、令牌总线、CSMA／CD、信息槽等。信息交换技术

信息交换技术是计算机网络实现技术中十分重要和基本的内容，它分为两类：线路交换与存储转发交换。存储转发交换中又分为两种：报文存储转发交换与报文分组存储转发交换。2.1、计算机工业网络基础网络协议及其层次结构

资源共享信息交换通信困难厂家不同软硬件的差异在通信网络中所有“成员”必须遵循某种相互都能接受的一组规则，以便实现彼此的通信和资源共享。这些规则的集合称为网络协议。在计算机网络中各终端用户之间，用户与资源之间或资源与资源之间的对话与合作必须按照预先规定的协议进行。2.1、计算机工业网络基础网络协议及其层次结构

利用分层方法，我们可以容易地实现网际联网、网络配置间的连接。

为了实现计算机系统之间的互连，1977年国际标准化组织（ISO）提出了开放系统互连参考模型OSI（OpenSystemInterconnection／ReferenceModel）。OSI网络层次结构模型规定了七个功能层，每层都使用它自己的协议。2.1、计算机工业网络基础

网络互连网络互连是采用网络互连设备将同一类型的网络或不同类型的网络及其产品相互连接起来组成地理覆盖范围更大，功能更强的网络。网络互连常用设备有：中继器、网桥、路由器、网关。中继器是网络物理层的一种介质连接设备，是延长网络距离的最简单、最廉价的互连设备。网桥同类型网络之间的互连设备。2.1、计算机工业网络基础路由器属于OSI网络层的一种互连设备，对应于网络层进行数据分组转发，用路由器连接的网络可以使用在数据链路层和物理层互不相同的协议。下面为路由器工作原理：

2.1、计算机工业网络基础网关又称为网间连接器，能使不同类型（异种网络操作系统）的网络连接在一起。下图是网关连接示意图CCITT(InternationalTelephoneandTelegraphConsultativeCommittee)互联网分组交换协议序列分组交换协议2.2、计算机网络控制技术概述)控制网络的特点

从技术上讲，控制网络有以下一些技术特点：

(1)要求有高实时性和良好的时间确定性；

(2)传送的信息多为短帧信息，且信息交换频繁；

(3)容错能力强，可靠性、安全性好；

(4)控制网络协议简单实用，工作效率高；

(5)控制网络结构具有高度分散性；

(6)控制设备的智能化与控制功能的自治性；

(7)与信息网络之间有高效的通信，易于实现与信息网络的集成。

2.2、计算机网络控制技术概述2.)控制网络与信息网络的区别

控制网络和信息网络有以下四点区别：

(1)控制网络中数据传输的及时性和系统响应的实时性是控制系统最基本的要求。

(2)控制网络强调在恶劣环境下数据传输的完整性、可靠性。

(3)在企业自动化系统中，分散的单一用户必须借助控制网络进入系统，所以通信方式多使用广播和组播方式，在信息网络中某个自主系统与另外一个自主系统一般都建立一对一的通信方式。

(4)控制网络必须解决多家公司产品和系统在同一网络中相互兼容问题，即互操作性问题。2.2、计算机网络控制技术概述3.)控制网络的类型及其相互关系

2.3、集散控制系统（DCS）设计原则:

采用分散控制和集中管理的设计思想、分而自治和综合协调的设计原则，并采用层次化的体系结构.所谓分散控制是用多台微型计算机，分散应用于生产过程控制;所谓集中管理是用通信网络技术把多台计算机构成网络系统.分散控制系统是纵向分层、横向分散的大型综合控制系统。1).集散控制系统

分散控制系统(DistributedControlSystem):采用功能分级、软硬件分布配置、监控管理功能集中于中央站和有相当操作级别的终端，实时性强的控制和调节功能由分站完成，中央站停止工作不影响分站功能和设备运转，对于局部网络通信控制也不应因此而中断。DCS基本概念：DCS由HONEYWELL公司在1975年首先推出的系统。即：TDC2000，它只有模拟量控制。目前生产DCS的主要厂家：（1）国外：HONEYWELL公司－ExpersionPKS;ABB－IndustrialIT；Siemens－PCS7；日本横河的YEPARKMARKⅡ等等。（2）国内：浙大中控、和利时等。DCS基本概念：DCS组成DCS由四部份组成：I/O板、控制器、操作站和通讯网络。人机接口包括操作站、工程师站和历史站。控制器I/O部件和生产过程相联接，操作站和人相联系，通讯网络把这两部分联成系统。所以操作站是DCS的重要组成部分，工程师站给控制器和操作站组态。历史站记录生产过程的历史数据。最近几年开发的人机界面还有动态数据服务器。2.3、集散控制系统（DCS）2.3、集散控制系统（DCS）2).集散控制系统（DCS）的特点

分散性和集中性自治性和协调性灵活性和扩展性先进性和继承性可靠性和适应性友好性和新颖性2.3、集散控制系统（DCS）在化工、石化、冶金及电力行业中,应用效益最直接、最明显的系统应当是工业过程控制系统,特别是集散控制系统DCS(DistributedControlSystem)。目前在化工企业新上装置大部分仍采用可靠性高、投资较低的DCS。实际使用中,DCS的缺陷主要是：(1)采用模拟信号,数据传输精度较低。目前现场仪表与控制器之间的信号大都沿用DDZIII型仪表的模拟信号规格,即4～20mADC或1～5VDC,属于单方向的模拟信号通信,具有现场仪表只能上传或接受信号的通信瓶颈现象,而且需要数/模信号转换,系统检测精度低,抗干扰和纠错能力不佳。(2)操作人员无法在控制室对现场仪表进行诊断维护和组态。由于DCS采用传统的的模拟信号作为I/O信号,所以无法在工程师站上对现场仪表进行远程诊断和维护。实际使用中,DCS的缺陷主要是：(3)需要大量I/O卡件和电缆,种类多,扩展困难。现场仪表与控制器是点对点的传输方式,大量的电缆要进DCS,电缆和I/O卡件的采购、安装和维护成本很高。(4)PID闭环控制功能有限。由于DCS的控制功能由控制器实现,而且每个控制器要完成多路闭环控制,因此控制周期长。目前DCS的闭环控制频率在2～5次/s。实际使用中,DCS的缺陷主要是：(5)分散性不够。传统意义上的DCS实现分散控制、集中管理,但实际上,DCS的控制功能并没有真正的分散化,管理功能主要是监控和协调。(6)开放性和通用性差。不同品牌的DCS系统的软硬件均不通用,DCS扩充成本高、升级困难。2.3、集散控制系统（DCS）3).集散控制系统（DCS）的体系结构

主要有三代产品

第一代DCS的基本结构

其基本结构由监控机、操作站、数据采集装置、过程控制单元及高速数据通道等5部分组成。2.3、集散控制系统（DCS）3).集散控制系统（DCS）的体系结构

主要有三代产品

第二代DCS的基本结构

组成：(1)局部网络(LAN)；(2)节点工作站，即指过程控制单元(PCU)；(3)中央操作站，它是挂接在LAN上的节点工作站，负责对全系统的信息进行综合管理，是系统的主操作站；(4)系统管理站，又称为系统管理模块；(5)主计算机，也称管理计算机；(6)网关(GateWay)。2.3、集散控制系统（DCS）3).集散控制系统（DCS）的体系结构

主要有三代产品

第三代DCS的基本结构

第一、二代DCS基本上为封闭系统，不同系统之间无法互连。第三代DCS局域网(LAN)遵循开放系统互连参考模型的7层通信协议,符合国际标准，比较容易构成信息集成系统。第4代集散控制系统DCS随着信息技术发展,以及用户对先进的控制功能与管理功能需求的增加,各DCS厂商(如Honeywell,Emerson,Foxboro,横河和ABB等为代表)纷纷提升DCS的技术水平,并不断地丰富其内容。以Honeywell公司最新推出的ExperionPKS(过程知识系统),Emerson公司的PlantWeb(EmersonProcessManagement),Foxboro公司的A2,横河公司的R3(PRM-工厂资源管理系统),和ABB公司的IndustrialIT系统等为标志的新一代DCS已经形成。第4代集散控制系统DCS第4代DCS的体系结构主要分为4层结构:现场仪表层、控制装置单元层、工厂(车间)层和企业管理层。一般DCS厂商主要提供除企业管理层之外的3层功能,而企业管理层则通过提供开放的数据库接口,连接第3方的管理软件平台：ERP（EnterpriseResourcePlanning）,CRM（CustomerRelationshipManagement）SCM（SupplyChainManagement）等。DCS主要提供工厂(车间)级的所有控制和管理功能,并集成全企业的信息管理功能。关于PLC基本概念：可编程序控制器，专为在工业环境中应用而设计，采用可编程序的存储器存储操作指令，并通过数字式的或模拟式的输入输出控制机械或生产过程（IEC—1985）。1969年美国通用公司生产第一套PLC（ProgrammableLogicController）。国内外许多生产PLC厂家。发展历程

上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。

PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。关于PLCPLC构成从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。

关于PLCPLC&DCS1)、发展背景不同：PLC由传统继电器控制发展而来，早期以数字量逻辑控制为主；DCS由模拟仪表控制系统发展而来，以模拟量回路控制为主。2)、性能指标比较：

PLCDCS

（1）高速顺序控制强较强

（2）复杂过程控制较强强

（3）硬件可靠性强强

（4）联网和通讯功能弱强

（5）管理能力弱强

（6）系统诊断和报警弱强

3)、应用范围

DCS：过程控制，面向工艺变量。

PLC：机械制造和工厂自动化，面向操作人员。HybridIndustriesandMigrationofFunctionsbySupplierSystems2.4、现场总线控制系统(FCS)1）.现场总线

现场总线(Fieldbus)是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。现场总线是20世纪80年代末、90年代初国际上形成的,用于生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统,也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。现场总线技术以数字信号取代模拟信号，在3C（Computer计算机、Control控制、Communication通信）技术的基础上，大量现场检测与控制信息就地采集、就地处理、就地使用，许多控制功能从控制室移至现场设备。国际电工委员会IEC61158的标准定义：“安装在制造和过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线称为现场总线。”一般认为“现场总线是一种全数字化、双向、多站的通信系统，是用于工业控制的计算机系统的工业总线。”2.4、现场总线控制系统(FCS)2.4、现场总线控制系统(FCS)现场总线控制系统(FieldbusControlSystem，FCS)是一种以现场总线为基础的分布式网络自动化系统，它既是现场通信网络系统，也是现场自动化系统。2）.现场总线的优点一对N结构可靠性高可控状态互可操作性与互换性系统结构的高度分散性系统的开放性2.4、现场总线控制系统(FCS)3）.现场总线对自动化领域的变革现场总线对当今的自动化领域带来的变革是：用一对通信线连接多台数字仪表取代一对信号线只能连接一台仪表；用多变量、双向、数字通信方式取代单变量、单向、模拟传输方式；用多功能的现场数字仪表取代单功能的现场模拟仪表；用分散式的虚拟控制站代替集中式的控制站；用现场总线控制系统FCS代替传统的分散控制系统DCS；变革传统的信号标准、通信标准和系统标准；变革传统的自动化系统体系结构、设计方法和安装调试方法。2.4、现场总线控制系统(FCS)4）.FCS对DCS的变革FCS的信号传输实现了全数字化，从最底层的传感器和执行器就采用现场总线网络，逐层向上直至最高层均为通信网络互连。FCS的系统结构为全分散式，它废弃了DCS的输入/输出单元和控制站，由现场设备或现场仪表取而代之，即把DCS控制站的功能化整为零，分散地分配给现场仪表，从而构成虚拟控制站，实现彻底的分散控制。FCS的现场设备具有互操作性，彻底改变传统DCS控制层的封闭性和专用性，使不同厂商的现场设备既可互连也可互换，还可统一组态。FCS的通信网络为开放式互连网络，用户可非常方便地共享网络数据库，使同层网络可以互连，也可以使不同网络互连。FCS的技术和标准实现了全开放，无专利许可要求，可供任何人使用。2.4、现场总线控制系统(FCS)5）.现场总线的特点系统的分散性系统的开放性产品的互操作性环境的适应性使用的经济性维护的简易性系统的可靠性目前，国内、外的现场总线有60几种之多。2000年1月4日通过IEC61158.3～6标准，该标准包括了8种类型的现场总线子集，它们分别是：①基金会现场总线FF(原有的技术规范IEC61158)；②ControlNet；③Profibus；④P—Net；⑤FFHSE；⑥SwiftNet；⑦WordFIP；⑧Interbus。④、⑥是用于有限领域的专用现场总线；②、③、⑦、⑧是由PLC为基础的控制系统发展而来，本质上以远程I/O总线技术为基础，通常不具备通过总线向现场设备供电和本征安全性能；①、⑤则由传统DCS控制系统发展而来，具有总线供电和本征安全功能；①、⑧属于现场设备级总线，②、⑤属于监控级现场总线；③、⑦则是包括两个层次的现场总线。现场总线类型(1)CAN总线CAN是德国Bosch公司从20世纪80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议。CAN总线用短帧的方法通讯，抗干扰性能大大优于其他总线。

2.4、现场总线控制系统(FCS)6）.几种有影响的现场总线

2.4、现场总线控制系统(FCS)(2)LonWorks控制网络和Lon总线LonWorks

是美国的Echeon公司于1991年推出的全分布智能控制网络技术。带有完整的OSI的七层网络通讯模型，是现场总线中通讯功能最强的之一。有充分的能力应付各种控制对象。核心技术是节点由神经元芯片(含三个CPU)构成。它的通讯由CPU来控制。从通讯角度来看是最完整最理想，同时需要指出的是它的效率也是最低的。LonWorks的物理层是现场总线中最为丰富的，有双绞线、光纤、同轴电缆、电力线载波、无线通讯等等。2.4、现场总线控制系统(FCS)(3)FF总线FF总线既不被任何单个的公司拥有，也不被单个的国家或标准组织控制,是一个非营利组织，由WorldFIP的北美部分和ISP(InteroperableSystemProtocol)合并而成。FF的H1现场总线的速率是31.28K

。2.4、现场总线控制系统(FCS)（4）Profibus协议PROFIBUS是过程现场总线（ProcessFieldBus）的缩写。它是德国国家标准DIN19245和欧洲标准EN50170所规定的现场总线标准。它的通讯有一个主站控制，由主站按轮询方式对子站“逐个”通讯。它的优点是简单，缺点是危险集中，主站出问题，整个系统瘫痪。

2.4、现场总线控制系统(FCS)（5）Modbus协议

Modbus是一种工业通信和分布式控制系统协议。与Profibus一样同属主从型。（6）Interbus。其拓扑学结构是环型的，所有的通讯子站连成一个“环”，以数据移位的方法通讯。它是一种简单而高效的现场总线，它的传输效率是目前现场总线领域中最高的。该现场总线在低压电器和建筑电器方面有较强的优势，西门子公司的建筑电器就以InterBus为主。2.4、现场总线控制系统(FCS)（6）

BACnetTM(楼宇自动化控制网络数据通讯协议)由美国供热、制冷与空气调节工程师协会（ASHRAE）的标准项目委员会135P（SPC135P）于1995年6月通过的标准，主要在智能建筑中使用。由于智能建筑面对的控制对象远比纯粹的工业控制要复杂，它对现场总线的适应性要求也相当高。BACnetTM的策略是建筑在一些主流现场总线标准的基础上，发挥各种现场总线的优点，充分考虑智能建筑的控制网络的任务。2.4、现场总线控制系统(FCS)2.4、现场总线控制系统(FCS)7）.现场总线控制系统(FCS)的体系结构

采用“操作站——数字式智能现场仪表”两层式结构，现场设备均为智能数字仪表，见下图：传统DCS的结构示意图FCS的结构示意图ODAS开放式数据采集标准1998年11月10日,

ODAA（OpenDataAcquisitionAssociation，开放式数据采集协会）成立，公布了ODAS（OpenDataAcquisitionStandard），开放式数据采集标准。ODAS有两个关联标准：一个是OPC，另一个是IVI（InterchangeableVirtualInstruments）以及输入输出设备PCPI。ODAS进一步在软件和硬件方面实现真正的“互操作”。现代工业控制软件互操作标准OPCOPC（OLEforprocesscontrol）现代工业控制软件互操作标准，1996年秋天问世。OPC基金会建立了一套标准的OLE/COM接口协议，是建立在Microsoft的OLE/COM技术上的规范，采用了先进的客户－服务器模型。OPC的特点是把硬件供应商和软件供应商分离开来，各自只对数据的格式负责，这样它就把现场总线最恼人的数据链路层的问题摔到一边去了。OPC可以采用统一的方式存取不同硬件生产商的设备，实现“互操作”。也许是现场总线最终走向统一的一种重要的途径。

CIP和以太网CIPCIP（ControlandinformationProtocol）是为TCP/UDP/IP定义的基于主机/客户机的控制和信息协议。以太网的CIP则称为Ethernet/IP，它有ControlNet、DeviceNet、ModBus、Profibus，等现场总线组织的支持。CIP为解决TCP/IP技术进入控制领域提供了一个有前途的方案。DCS的发展趋势DCS的发展趋势2.5、工业以太网Ethernet工业以太网,是指其在技术上与商用以太网(IEEE802.3标准)兼容,但材质的选用、产品的强度和适用性方面应能满足工业现场的需要,即在环境适应性、可靠性、安全性和安装使用方面满足工业现场的需要。2.5、工业以太网Ethernet

过去一直认为，作为信息技术基础的Ethernet是为IT领域应用而开发的，在工业自动化领域只能得到有限应用，这是由于:Ethernet采用CSMA/CD碰撞检测方式，在网络负荷较重时，网络的确定性(determinism)不能满足工业控制的实时要求;Ethernet所用的接插件、集线器、交换机和电缆等是为办公室应用而设计的，不符合工业现场恶劣环境的要求;在工厂环境中。Ethernet抗干扰(EMI)性能较差。若用于危险场合，以太网不具备本质安全性能;Ethernet网还不具备通过信号线向现场仪表供电的性能。高速以太网当网络中的负载越大的时候，发生冲突的概率也就越大。有资料显示当一个网络的负荷低于36%时，基本上不会发生冲突，在负荷为10%以下时，10M以太网冲突机率为每五年一次。100M以太网冲突机率为每15年一次。但超过36%后随着负荷的增加发生冲突的概率是以几何级数的速度增加的。显然提高以太网的通信速度，就可以有效降低网络的负荷。交换技术为了改善以太网负载较重时的网络拥塞问题，可以使用以太网交换机（switch）。它采用将共享的局域网进行有效的冲突域划分技术。各个冲突域之间用交换机连接，以减少CSMA/CD机制带来的冲突问题和错误传输。这样可以尽量避免冲突的发生，提高系统的确定性，但该方法成本较高，在分配和缓冲过程中存在一定的延时。2.5、工业以太网Ethernet现场总线大战时,工业以太网大踏步地进入了控制领域。究其原因：由于工业自动化系统正向分布化、智能化的实时控制方面发展,以太网技术应用广泛,为所有的编程语言所支持;软硬件资源丰富;易于与Internet连接,实现办公自动化网络与工业控制网络的无缝连接;可持续发展的空间大等等。其中通信已成为关键,用户对统一的通信协议和网络的要求日益迫切。另一方面,Intranet/Internet等信息技术的飞速发展,要求企业从现场控制层到管理层能实现全面的无缝信息集成,并提供一个开放的基础构架,但目前的现场总线尚不能满足这些要求。2.5、工业以太网Ethernet

为解决在无间断的工业应用领城.网络能在极端恶劣的条件下稳定地工作的问题：美国SynergeticMicroSystem公司和德国Hirschmann赫斯曼公司专门开发和生产导轨式收发器系列、集线器系列和交换机系列，它们安装在标准DIN导轨上，并有冗余电源供电；接插件采用牢固的DB-9结构。WoodheadConnectivity公司已研制成特殊封装的工业以太网接插件RJ-LnxxIP67，能与RJ-45商用接插件和其它工业以太网产品一起使用。美国NETSilicon公司研制的工业以太网通信接口芯片，每片价格已降至10美元左右，与各种现场总线芯片相比，价格具有极大优势。以太网有以下优点:(1)具有相当高的数据传输速率。目前,10Mb/s和100Mb/s的快速以太网已开始广泛应用,1Gb/s以太网技术也逐渐成熟,而传统的现场总线最高速率只有12Mb/s。显然,以太网的速率要比传统现场总线要快的多,完全可以满足工业控制网络不断增长的带宽要求。(2)成本低廉。以太网网卡的价格较之现场总线网卡要便宜得多(约为1/10);另外,以太网已经应用多年,人们对以太网的设计、应用等方面有很多经验,具有相当成熟的技术。大量的软件资源和设计经验可以显著降低系统的开发和培训费用,降低系统的整体成本,并大大加快系统的开发和推广速度。(3)资源共享能力强。随着Internet/Intranet的发展,以太网已渗透到各个角落,网络上的用户已经解除了资源地理位置上的束缚,在联入互联网的任何1台计算机上就可以浏览工业控制现场的数据,实现“控管一体化”,这是其他任何一种现场总线都无法比拟的。(4)可持续发展潜力大。以太网的引入将为控制系统的后续发展提供可能性,用户在技术升级方面无需独自的研究投入,对于这一点,任何现有的现场总线技术都是无法比拟的。同时,机器人技术、智能技术的发展都要求通信网络具有更高的带宽和性能,通信协议有更高的灵活性,这些要求以太网都能很好地满足。以太网有以下优点:(5)应用广泛。以太网是应用最广泛的计算机网络技术,几乎所有的编程语言如VisualC++,Java和VisualBasic

等都支持以太网的应用开发。(6)允许使用不同的物理介质和构成不同的拓扑结构。以太网有以下优点:现场总线与以太网比较物理层比较现场总线介质访问控制方式：现场总线的介质访问控制方式要满足工业控制网络的要求，即通信的实时性和确定性。确定性指站点每次得到网络服务间隔和时间是确定的；实时性指网络分配给站点的服务时间和间隔可以保证站点完成它确定的任务。

目前现场总线技术采用的介质访问控制方式主要有：令牌、主从、生产者/客户（producer/consumer）。以太网介质访问控制方式：

CSMA/CD(载波监听多路访问/冲突检测)是以太网（或IEEE802.3）采用的介质访问控制方式。现场总线与以太网比较(2)介质访问控制方式比较PAC基本概念：PAC这个概念的提出是针对PLC的概念而来，作为一种快速和可靠的解决方案，由自动化研究机构(ARC)提出的，它表示可编程自动化控制器，用于描述结合了PLC和PC功能的新一代工业控制器。传统的PLC厂商使用PAC的概念来描述他们的高端系统，而PC控制厂商则用来描述他们的工业化控制平台。采用现有的商业计算机技术，所以具有更优异的效能，并具有可伸缩性。透过商业化大量生产的平台，所以易于维护和具有较低的发生故障时间等特性。

目前生产PAC的厂家如罗克维尔、研华、贝加莱等。工业控制领域其它技术问题PAC技术是一种新型的控制技术：与PLC相比，具有开放的体系结构和优秀的互操作性、灵活性；与PC相比，又具有更高的稳定性和更好的实时性，因此PAC能更好地满足现代工业自动化的要求，是目前工业自动化领域研究的热点之一。PAC发展前景及趋势工业控制领域其它技术问题（1）SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition)系统，即数据采集与监视控制系统。SCADA系统的应用领域很广，它可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。在电力系统以及电气化铁道上又称远动系统。SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。工业控制领域其它技术问题SCADA：

（2）SCADA系统发展到今天已经经历了三代。第一代是基于专用计算机和专用操作系统的SCADA系统。这一阶段是从计算机运用到SCADA系统时开始到70年代。第二代是80年代基于通用计算机的SCADA系统，在第二代中，广泛采用VAX等其它计算机以及其它通用工作站，操作系统一般是通用的UNIX