工业自动化中的网络通信协议
工业自动化是指利用各种技术手段对工厂或生产线上的各种生产过程进行自动控制和管理的技术体系。在现代工业生产中，网络通信协议在实现工业自动化过程中起着至关重要的作用。本文将介绍几种常见的工业自动化中使用的网络通信协议。
一、Modbus协议
Modbus是一种经典的串行通信协议，被广泛应用于工业自动化领域。它采用主从结构，通过串口传输数据，将上位机（主站）与下位机（从站）进行连接。Modbus协议简单易用，适用于控制器之间的通信，如PLC、仪器设备等，具有广泛的兼容性和可扩展性。
二、Profibus协议
Profibus是一种常用的工业现场总线通信协议，用于实现自动化系统中各种设备的通信。它支持多种传输介质，包括RS485、光纤等，适用于不同的工业环境。Profibus协议具有高速传输、实时性能好等特点，广泛应用于工厂自动化和过程自动化领域。
三、Ethernet/IP协议
Ethernet/IP是一种工业以太网通信协议，基于标准的以太网技术，使得工业设备可以通过以太网进行连接和通信。它支持TCP/IP协议，能够实现工业设备与企业内部网络的集成，为工业自动化提供了更高的灵活性和通用性。 四、CAN协议
CAN（Controller Area Network）是一种广泛应用于汽车电子和工业自动化领域的通信协议。CAN协议采用差分信号传输，具有抗干扰性强、可靠性高等特点。它适用于多节点分布式控制系统，可以实现设备之间的快速、可靠的通信。
五、Profinet协议
Profinet是一种以太网通信协议，是Profibus的以太网扩展。Profinet协议利用以太网实现工业自动化设备的通信和集成，支持实时通信和无线通信，适用于复杂的工业自动化系统。
六、DeviceNet协议
DeviceNet是一种CIP（Common Industrial Protocol）上的一种现场总线通信协议，常用于工业自动化设备的通信。它基于CAN协议，可以实现设备之间的分布式控制和管理，广泛应用于机械、电气等设备的连接和通信。
文章编号：1000-8829（2001）03-0037-02
收稿日期：2000-04-11
作者简介：马鸿飞（1971—），男，陕西绥德人，工程师，硕士，主
要从事机电一体化技术研究；于革刚（1956—），男，辽宁阜新
人，高级工程师，硕士，主要从事流体传动及控制；张书立
（1960—），男，北京人，高级工程师，学士，主要从事工业自动化
研究；姚德民（1934—），男，上海人，高级工程师，学士，主要从
事流体传动及控制；刘民利（1957—），男，甘肃兰州人，高级工
程师，学士，主要从事机电一体化技术。PLC的网络通信在工业现场控制中的应用
ApplicationofNetworkingCommunicationBasedonPLCinFieldControlling
（机械科学研究院，北京100044）马鸿飞，于革刚，张书立，姚德民，刘明利
摘要：对现有基于PLC的电气控制系统进行了网络扩
展，论述了PLC与上位机网络通信环境的建立及用VB
开发PLC与上位机的网络通信软件。对基于PLC工
业现场控制系统的应用具有一定的借鉴作用。
关键词：PLC技术；网络通信；现场控制
中图分类号：TP393.03
文献标识码：B
Abstract:Thecurrenteiectriccontroiiingsystembasedon
PLConnetworkisexpanded.Howtobuiidupnetworking
communicatingenvironmentbetweenPLCandcomputerand
howtodeveiopnetworkingcommunicatingsoftwareusingmi-
crosoftVBaremainiyintroduced.Theworkwiiibenefitto
thefutureappiicationonthefieidcontroiiingsystembased
onPLC.
Keywords:PLCtechnoiogy;networkingcommunication;
1.引言
在工业通信网络中，最重要的内容是实现现场生产设备、监控设备之间数据的动态交互，从而达到远程实时监控、现场数据实时交互的目的。此外，还要求系统只传送与用户需求有关的数据，且传输延迟应当被控制在一定的时间内，即有实时性要求，任何工业通信网络离开实时性将变得没有意义，实时性问题在工业监控领域具有十分重要的地位，所以本文主要对工业通信网络数据动态交换及实时性作进一步研究。
2.实时性的概念
实时是指信号的输入、运算和输出都要在一定的时间内完成，并根据生产过程工况及现场情况变化及时进行处理。而实时系统指在事件或数据产生的同时，能够在规定的时间内给予响应，以足够快的速度处理，及时地将处理结果送往目的地的一种处理系统。实时与快速并非是相同的含义，不论网络的传输速度如何，只要在规定的响应时间内产生响应动作，则称系统具有实时性。而实时网络是指网络中数据传输的时间是确定的，即是可以预测的，也就是说，实时网络中的数据传输是具有时限的。
其实，实时性就是将系统对输入信息做出响应的时间加以约束，即系统的正确性不仅与系统处理信息结果的正确性有关，而且还与系统得到结果的时间有关，只有系统处理信息的结果正确和得到结果的时间在规定范围内，系统才是实时系统。当信息输入系统后，系统必需在一定的时间内做出响应，如果反应结果正确，但超过了时限，就认为系统失败。满足一项任务的实时性是指其响应时间小于规定的时限。一般实时应用要求有两个突出特点:一是其中的活动时间性比较强，要求在一定的时刻或一定的时间内从外部环境收集信息，按彼此联系存取已获得的信息和处理收集的信息，再及时做出响应;二是它们要处理“短暂”数据，这种数据只在一定的时间范围内有效，超过一定时限则就没有意义了。
工业通信网络的实时性有两层含义:一是指基本控制器的实时性，通常每一台控制器要具有一定的实时性，一般来说，每一台控制器所要承担的任务不止一项，但每项任务对实时性都有一定要求，且可能会各不相同，每项任务对实时性的要求将由配置在基本控制器中的“实时多任务管理程序”来承担;二是指通信网络的实时性，工业通信网络中具有通信功能的基本单元通过通信网络联系在一起，这些单元称为“站”，当某个站向通信网络请求通信时，它对“响应时间”是有要求的，不同的站对实时性要求可能不同，同一站中的不同通信任务对实时性的要求也可能不同。
２０１ ７年第１ ６卷第３期
基于生产线的工业通信网络方案设计与分析
口王兵维余粟
【内容摘要】工业通信网络连接现场设备、控制器、人机界面、监控系统以及企业管理系统，是工业生产系统中信息传输，生产系统
稳定安全运行的重要基础。近年来，工业通信网络的飞速发展，给工业生产带来了很好的经济效益。基于此，研究生
产线中工业通信网络的布局，结构，方案，通信检测问题，具有重要的意义，并论述了工业通信网络的发展趋势．．
【关键词】生产线；工业通信网络；工业交换机
【作者简介】王兵维（１９８８，１０一），男，河南人；上海工程技术大学硕士研究生；研究方向：机器人技术及应用
余粟，上海工程技术大学
工业通信网络连接现场设备、控制器、人机界面、监控系
统以及企业管理系统，是工业生产系统中信息传输通道，生
产系统稳定安全运行的重要基础。工业通信网络的发展、工 业网络通信的实施，能够让企业的管理部门和生产现场数据
信息进行实时更新，掌握工厂中的生产情况，更能够迅速、及
时准确地互通信息，进行控制和管理。工业网络通信在生产
线的监控和管理方面发挥着重要作用，将在工业领域中发挥
越来越重要的作用。为了提高工业通信网络控制系统的性
能，以某工厂中的通信网络的布置为例简单分析工业通信网
络，把控制中心，交换机以及现场的ＡＧＶ小车通过光纤连接
起来进行实时通信，形成性能好、功能强的控制系统。
一、生产线中工业通信网络的设计与分析 工业以太网是计算机网络中的局域网，作为工业生产的
一种单元网络，使自动化系统彼此连接，并且控制中心ＰＣ为
生产线提供同种和异种通讯，实施广泛的开放式网络，具有
很高的通讯性能。而整个通信系统中通信需求高的是控制
中心的视频服务器和监控系统，需求１０００Ｍｂｉｔ／ｓ的宽带，而
生产线上的通信则是１００Ｍｂｉｔ／ｓ的宽带。
生产线中要确保网络的实时传输，保证传输的数据能够
快速有效地传到控制中心汇聚层交换机采用链路冗余技术，
