現場總線技術于上個世紀90年代進入市場，作為有可能替代模擬信號傳輸技術的新技術，用數字信號代替傳統4-20mA模擬信號，具有高性能低成本優勢，一直被業界寄予厚望。當時業內甚至有這種說法，以模擬信號傳輸技術為基礎的DCS將被現場總線控制系統FCS替代，未來流程工業控制系統將以現場總線技術為主流技術。

但實際上目前國內新上大型石化煤化工項目，用戶一般仍然選擇以4-20mA+HART模擬信號為基礎的控制系統。以至于現在業內有人認為現場總線技術在國內石化行業已經式微，發展前景黯淡。

今天我們介紹一種新型的工業光總線技術，此技術在工業數據傳輸數字化方向做出了新的嘗試，開辟了一個新的技術路線。

工業光總線是將工業總線技術與光網絡技術結合以提供控制器和現場儀表設備總線互聯的網絡技術。該技術不只是將傳統的工業現場總線與光纖媒質簡單組合，而是為實現更高帶寬、高靈活性和低時延的網絡建設目標，采用光網絡技術對數據傳輸方式和交互機制進行優化， 從而為現場級網絡提供更具競爭力的性能指標，以滿足企業數字化轉型對網絡提出的更高要求。

在工廠控制系統架構中，工業光總線技術定位在現場級控制網絡（見下圖 ）。圖中所示的新型工業光總線技術采用在控制器側內置光頭端模組，在現場I/O設備、現場總線協議網關、現場PLC/RTU等設備中內置光終端模組的方式，并通過星型結構無源光分配網絡進行組網，實現主站控制器到從站設備控制數據的可靠傳輸。

工業光總線技術優化了物理層和數據鏈路層的數據傳輸方式， 其中數據鏈路層將原有工業協議的串行通信機制改為并行，并通過縮短數據傳輸周期來降低物理鏈路層的時延。

新型的工業光總線技術有以下兩種工作模式：

工作模式一：工業光總線技術定義了物理層和數據鏈路層的數據傳輸方式，但對原有的工業協議進行透傳，不改變原有工業協議中的各類數據，如Modbus，EtherCAT，ProfiNet，ProfiBus DP/PA等。僅將數據載入到總線通信報文中然后傳送到對端。受限于原有的上層工業協議交互機制，此工作模式對降低系統總時延的改進有限。

   工作模式二：工業光總線技術定義了物理層和數據鏈路層的數據傳輸方式，同時在應用層采用優化后的新工業協議，其關鍵的改進為：優化后的應用層工業協議，配合底層的并行通信機制，降低了控制器的循環周期，從而達到工業應用要求的確定性時延和可靠性傳輸。

工業光總線技術要點：

? 全光連接

采用光纖傳輸并可通過光分配網絡的多級分光技術組網。主站和主站、主站和從站間通過光纖、分光器等無源器件連接，抗干擾性強，并提供了工業現場終端的靈活接入能力。

? 并行數據處理

在優化的工業總線協議中，通過優化數據鏈路層，每個時隙內，每個從站均可并行向上發送數據到主站。將單個從站與主站的串行通信機制，改為多個從站與主站的并行通信，使得控制器的循環周期降低。

? 確定性時延

保證工業現場級設備的控制要求，實現主站與從站之間確定性低時延的傳輸，并可采用針對性的業務傳送機制，如多Burst突發、優化的QoS、光同步技術等低時延、低抖動技術，提供更優的現場級網絡性能。

? 冗余無源光網和在線維護

針對工業運行對連續可靠運行的要求，該技術保證了數據傳輸通道的物理冗余和熱備用，任何一路光纖通道的丟失，不會導致數據傳輸中斷，并且支持故障定位和在線恢復。

工業光總線給用戶帶來的價值：

? 低成本

光纖代替了銅芯電纜，設備材料成本大幅度降低。

? 生態友好

工業光總線支持現有工業協議的透傳，如Modbus TCP/RTU，EtherCAT， ProfiNet，ProfiBus DP/PA等。I/O模件支持現有4-20mA+HART 信號接入。

? 安全可靠

工業光總線方案通過無源器件組網，具備多種組網保護方式，同時，光纖不受到電磁干擾和雷電影響，光器件/光模組遵從工業級環境和散熱標準。

? 協議開放

工業光總線是一個開放的協議，只要滿足協議要求的設備都可以接入以工業光總線為基礎的控制系統，帶給用戶更多的選擇。