工业通讯标准百家争鸣 以太网络渐成主流
- 谢敏怡
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前言：
工业通讯在目前的业界应用，已经是自动化的重要环节，此技术主要用以连接制造现场中各项设备，但是，由于自动化系统设计，向来均以各家厂商自行发展为主，而所使用的汇流规格亦自成一套系统，兼容性方面的系统问题不容易克服，在系统整合声浪高涨气氛下，具开放、高速、便宜特性的工业以太网络，遂成为工业通讯的明日之星。
本文：
当网际改变人类生活，其影响也包括企业营运型态与思考模式，产业、企业体都面临前不得不改变的变革。随着设备日趋复杂，单机作业维护与相关人力成本提升，越来越多企业将厂区或厂务系统网络化，应用网络达到集中控管与监视的目的。
举凡设备间传输数据，蒐集现场作业数据、数据备份、实时警示信息…等等，都可以透过网络进行。
工业网络标准百家争鸣 系统整合大不易
与商业网络不同，工业网络使用的是现场汇流排(Fieldbus)技术。
现场汇流排是90年代的工业控制技术，现场汇流排将网络管理与通讯观念导入控制应用领域，简单地说，Fieldbus是具备多节点式、数码化、双向串行特性汇流排技术，负责连接各类自动化设备或自动化系统。例如：可编程逻辑控制器(PLC)、传感器、执行器、电动控制器或其他I/O设备。
现场汇流排用来连接各类生产设备，对传输效率、稳定性要求相对较高。工控设备厂商针对此需求，也各自发展专用于自家产品的网络通讯标准，这也造成工业网络通讯标准多元化发展的现况。在比较常见的工控通讯标准中，常见的有工业以太网络、DeviceNet、Interbus、Profibus、Modbus、Hart、As-界面、CAN、Foundation Fieldbus、LonWorks通讯协定。
而观察这些由各个公司自行发展的汇流排通讯标准，其实会发现，这些规格通常是针对特定应用领域设计，不仅在传输效率表现不俗，应用于目标产业的特性表现也相当不错，但若是遇到需进行不同通讯标准的相互串连设计，上就会显得困难重重，在推广与维护作业都显得十分不容易。
在专用、封闭型工业网络在迈向开放的过程中，其实还有两个方向可以发展，第一是成立组织，将网络标准规范开放给组织中的参与成员或业者，例如，设备制造商必须为该组织成员，而产品也必须经该组织测试与认证，才能在工业网络系统中被使用；至于第二的发展方向则是透过申请通过国际标准，让技术应用得到标准背书。
观察目前工业网络的国际标准，主要为IEC61158，现今共认可了Foundation Fieldbus HSE(Foundation Fieldbus HSE是高速以太网络或100Mbit/s以太网络)、WorldFIP、SwiftNet、Interbus、ControlNet、Profibus、P-NET、Foundation Fieldbus H1等八种现场汇流排标准。
而工厂整合需求日益增加，这类专用用途、封闭设计工业网络，发展的途径则有多种不同方向。例如，通讯标准会持续维持封闭系统架构，维持稳固市场占有率；其次，是搭配专用设计的闸道器(Gateway)与开放型网络相连；而最常见的发展趋势，是直接将通讯标准改向开放方向发展，促使其成为业界通用标准。
工厂整合需求日益高涨 工业以太网络成明日之星
工厂自动化架构不只要整合现场层与控制层，另还需向上增至操作与管理层。像是企业资源规划系统(ERP)、生产制造执行系统(MES)等架构，都要能彼此互相连接沟通生产设备与管理信息，至于以太网络在商业环境不断普及，也让工厂自动化的向上整合趋势显得更加容易。
以太网络从商用领域开始，但针对特殊环境与恶劣条件的工业应用状况，现场条件是架构于相对不稳定的基础，在开发应用时必然还需面对环境适应性进行最佳化设计。就目前来看，多数厂商强调的差异在于稳定、实时性及断线回复时间(Recovery Time)，其中又以断线回复时间尤为重要。
在工业控制领域中，网络中断很可能造成损失，工业以太网络设备最重要的就是断线自动回复，而当生产场所遭遇故障断线，工控网络系统必须在几微秒(uS)时间内排除故障，并同时恢复原有或备援连线，就算现有故障无法完全排除，完整的系统规划也要以能自动切换至备援网络运作的目标进行开发。
另外，工业用网络设备在设计上会更重视环境的适应度，包括宽温、抗震、抗电磁波干扰、防潮、防尘、抗压等，这些因工业环境特殊所产生的需求，让工业以太网络设备的要求比商用设备更严苛。
工业通讯产品并不是任何一个厂商都能跨足进入的市场，而以太网络(Ethernet)近年被大举导入工业领域，是基于过去工业通讯应用中，各家设备商多选择发展自己的网络标准，在系统、界面规格搭配总是为了兼容性而伤脑筋，此时发展成熟的以太网络，就成为解决各式系统转接、整合的最佳选择方案。
随着工业以太网络的普及应用，工厂内每具生产设备各自为政，宛如孤岛般相互无法连结的时代已逐渐过去，享有建构在TCP/UDP/IP下的各种应用，例如Web service、FTP、E-mail等，这些优势正好填补传统现场汇流排技术不足。以太网络不仅具备高速传输、价格便宜特性，同时还能与未来工业以太网络结合。
