计算机网络、通信及控制技术的飞速发展导致了自动化系统结构的深刻变革。信息交换沟通的领域正在迅速覆盖世界的各个角落,从工厂的现场设备层到控制、管理的各个层次,从工段、车间、工厂、企业到世界各地的市场。目前,现场总线构成的底层控制网络广泛应用于工业控制领域,而以太网早已成为管理、信息网络的首要选择。然而,企业对“管—控”一体化及企业信息系统的需求迫切要求控制网络与管理、信息网络的融合,以实现全厂以及全世界范围内的信息共享。 本文从控制网络与信息网络的发展现状出发,详细分析了现场总线与以太网的特点,介绍了目前解决控制网络与信息网络融合的两种方案,并从实际工程应用的角度论述了两种方案的利弊,最后根据实际情况提出了“现场总线+以太网+MODBUS/TCP”解决方案并引出了现场总线—以太网嵌入式网关。 文章以满足实际工程应用需求为基础,详细介绍了现场总线、以太网的网络结构、工作原理,包括CAN2.0B、TCP/IP及MODBUS/TCP协议规范,在此基础上讨论了“现场总线+以太网+MODBUS/TCP”方案的网络结构、协议转换的设计思路及网络模型,提出应用OPC技术解决I/O硬件设备以及软件之间的互操作性问题。接着介绍了嵌入式网关硬件平台的选型——必须从实际工业应用的角度综合考虑开发成本,开发周期,性价比,可靠性与可扩充性等多方面因素。最后具体介绍网关、网关服务器软件的程序设计及实现过程,其中重点讨论了多线程编程及缓冲区的设计。