工业光总线应用

技术背景

目前工厂内现场级网络的连接线，易受强电干扰、可靠性不高，且维护方式较为落后。另一方面，工厂为适应愈来愈多的柔性制造需求，产线变动也愈来愈快，但当前现场级网络信息化柔性不足，带宽距离受限，布线成本高。未来，工厂自动化水平持续提升，工业领域各类自动化装备必须具备高速和高精度运动控制能力，日益增长的需求对现场级网络的带宽、时延和抖动提出了更高的要求。

针对当前现场级工业控制网络中网络带宽需求逐步增加、时延和抖动要求高的诉求，在PLC以下，可以采用工业光网中的工业光总线技术。工业光总线基于光通信网络技术，结合光分配网络多级分光和多终端接入能力，能够为现场总线提供有竞争力的性能指标，进一步提升工业总线的带宽并降低时延。利用全光网络架构在现场级生产网络中的应用，加速落实工业制造向数字化转型。

工业光总线在工业互联网网络体系架构中的位置

在工业互联网体系架构中，工业光总线技术定位为应用在工业生产网络中的现场级网络位置（见上图）。在主站PLC侧内置光头端模组，在从站伺服、IO、工业相机等设备中内置光终端模组，通过星型结构的光分配网络，实现主站PLC到从站设备控制数据的有效传输。

工业光总线技术重新构建了物理层和数据链路层，链路层将原有工业协议的串行通信机制改为并行，并通过缩短传输数据周期来降低物理链路层的时延。新的工业光总线技术有两种工作模式：

工作模式一：透传原有各类工业协议，如Modbus，EtherCAT，ProfiNet，ProfiBus，CC-LINK等。工业光总线技术定义了光物理层和光数据链路层，并透传原有工业协议。工业光总线链路层不改变原有工业协议中的各类数据，仅将数据载入到工业光总线通信报文的净荷中传送到对端。

受限于原有的上层工业协议交互机制，此工作模式对降低系统总时延的改进有限。

工作模式二：工业光总线技术定义了光物理层和光数据链路层，并与优化后的新工业协议配合，降低系统总时延。降低时延作为工业总线协议的重要优化方向，其关键的改进方式为：优化应用层协议，并配合并行通信机制，来降低PLC的循环周期。