串行，简而言之，一般通信的双方通过两根线就可以实现数据的收发，像我们电脑中用的RS232等就是标准的串行总线，现在的USB也用的是串行，这种由于数据是串行的，因为一次只能发送一位。
也许你会觉得并行一次可以传多位，肯定比串行快。那么你就错了，总线传输的速率，不仅取决于一次能发送多少位，而且还取决于你发送一次所用的速度。而并行总线，牵涉到多个数据线的数据同步问题，一般速率很难提高，且总线越长，越易受到干扰。而串行总线则没有这个问题，因此像现在的USB接口的速度可以做到很快。
也许你会问，串行总线和并行总线，在DCS中主要用在什么地方。答案就是你说的DPU与IO模件之间的通信，一般就是通过串行或并行的总线来进行通信的。
然而随着技术的进步，现场总线技术的提出，在传统的串行和并行的基础上，国际上的一些大牌工控企业，提出了几个现场总线协议，如西门子的profibus等等。而关于现场总线，有些在物理层，用的也是传统的串行和并行总线，而区别在于传输层与网络层，相比于传统的Modbus具有更加丰富的功能。当然，现在的现场总线，更具优势的就是摒弃这种总线的物理连接，而直接采用以太网连接，即我们所说的网线连接。而你所讲的工业以太网，就是这样的一种连接形式。
因为现在PC上位机与DCS间一般都是采用工业以太网连接的，而如此DCS与IO模件也采用这种连接，就相当于全系统都采取了工业以太网。
目前阿里云工业大脑在化工、钢铁、能源等行业遍地开花，急需一些化工专业、先进控制专业背景的人才，不仅仅是机器学习。我们需要更专业的人才做得更深。研究方向包括不限于机理建模、过程控制与优化、系统辨识等。如果有兴趣可以加我微信，注明“专业背景-公司/学校-姓名”，我拉大家进群
总线（Bus）是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，它是由导线组成的传输线束， 按照计算机所传输的信息种类，计算机的总线可以划分为数据总线、地址总线和控制总线，分别用来传输数据、数据地址和控制信号。总线是一种内部结构，它是cpu、内存、输入、输出设备传递信息的公用通道，主机的各个部件通过总线相连接，外部设备通过相应的接口电再与总线相连接，从而形成了计算机硬件系统。在计算机系统中，各个部件之间传送信息的公共通叫总线，微型计算机是以总线结构来连接各个功能部件的。
· 数据总线（Data Bus）：在CPU与RAM之间来回传送需要处理或是需要储存的数据。
· 地址总线（Address Bus）：用来指定在RAM（Random Access Memory）之中储存的数据的地址。
· 控制总线（Control Bus）：将微处理器控制单元（Control Unit）的信号，传送到周边设备，一般常见的为 USB Bus和1394 Bus。
题主提到了四个概念，串行总线、并行总线、现场总线、工业以太网，对上去，好像都不是啊？怎么办？
并行总线是数字电里最早也是最普遍采用的总线结构。在这种总线上，要传输的数据线、地址线、控制线等都是并行传输，比如要传输8位的数据宽度，就需要8根数据信号线根数据信号线同时传输。除了数据线以外，如果要寻址比较大的地址空间，还需要很多根地址线的组合来代表不同的地址空间。下图是一个典型的微处理器的并行总线的工作时序，其中包含了1根时钟线根地址线以及一些读写控制信号。
很眼熟吧，最早的并行RAM，FLASH都用这种方式，所以做过硬件的都会问，你的RAM最高可以做到多大速度啊？为什么？因为在电板布板的时候，很难做到总线匹配，所以每根线的速度有快有慢，要想统一收下一次通信数据，就由最慢的那根线决定，木桶原理。
并行总线的最大好处是总线的逻辑时序比较简单，电实现起来比较容易，但是缺点也常明显的。比如并行总线的信号线数量非常多，会占用大量的管脚和布线空间，因此芯片和PCB板的尺寸很难实现小型化，特别是如果要用电缆进行远距离传输时，由于信号线的数量非常多，使得电缆变得非常昂贵和笨重。
采用并行总线的另外一个问题在于总线的吞吐量很难持续提升。对于并行总线来说，其总线吞吐量=数据线位数×数据速率。我们可以通过提升数据线的位数来提高总线吞吐量，也可以通过提升数据速率来提高总线吞吐量。以个人计算机里曾经非常流行的PCI总线为例，其最早推出时总线位的数据线MHz，其总线MHz;后来为了提升其总线吞吐量推出的PCI-X总线位，工作时钟频率最高提升到133MHz，其总线MHz。
但是随着人们对于总线吞吐量的要求的不断提高，这种提升总线带宽的方式遇到了瓶颈。首先由于芯片尺寸和布线位数据宽度已经几乎是极限了。另外一方面，这64根数据线是共用一个采样时钟，为了所有的信号都满足其建立保持时间的要求，在PCB上布线、换层、拐弯时需要精确等长。而总线工作速率越高，对于各条线的等长要求就越高，对于这么多根信号要实现等长的布线是很难做到的。
对于并行总线来说，更致命的是这种总线上通常挂有多个设备，且读写共用，各种信号分叉造成的反射问题使得信号质量进一步恶化。
所谓串行总线，就是并行的数据在总线上不再是并行地传输，而是时分复用在一根或几根线上传输。比如在并行总线个Byte的数据宽度需要8根线根线上的信号时分复用在一根线上就可以大大减少需要的走线数量，同时也不需要再考虑8根线之间的等长关系。
采用串行总线以后，就单根线来说，由于要传输原来多根线传输的数据，所以其工作速率一般要比相应的并行总线高很多。比如以前计算机上的扩展槽上广泛使用的PCI总线位的数据线，每根数据线Mbit/s，演变到PCI-E(PCI-Express)的串行版本后每根线Gbit/s(PCI-E 1代标准)，现在PCI-E的数据速率已经达到了5Gbit/s(PCI-E 2代标准)或8Gbit/s(PCI-E 3代标准)。采用串行总线的另一个好处是在提高数据传输速率的同时节省了布线空间，同时芯片的功耗也降低了，所以在现代的电子设备中，当需要进行高速数据传输时，使用串行总线的越来越多。
现场总线（Field bus）是近年来迅速发展起来的一种工业数据总线，它主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。由于现场总线简单、可靠、经济实用等一系列突出的优点，因而受到了许多标准团体和计算机厂商的高度重视。
假如一栋楼房，有100个房间，我想安装一百盏电灯，每个屋子一个。同时我希望我在一个屋子里，就可以控制这100个屋子的电灯，任意控制。怎么办？
这个时候，如果把每个屋子的电灯作为一个控制监测点，那么，通过一个点控制其他99个点，就需要使用现场总线，现场总线实现的功能就是将这个点的控制信息完整的传输到其他99个点，同样，也可以将其他99个点的数据传回这个主控点。
这样，这个用来控制的屋子，就是现场总线个屋子就是从节点。能双向同时通信，就是全双工。这个属于附加解答内容了啊。
实际上，无论是工业、交通、电力、军事上，都需要实现联网，从而组成控制网络。所以现场总线是智能化必须要的技术。
提到的串行总线，并行总线是实现方式。我们说在设计现场总线的时候，可以是串行的，也可以是并行的，他们是这样一个关系。
工业以太网是基于IEEE 802.3 (Ethernet)的强大的区域和单元网络。工业以太网， 提供了一个无缝集成到新的多世界的途径。 企业内部互联网(Intranet)，外部互联网(Extranet)，以及国际互联网(Internet) 提供的广泛应用不但已经进入今天的办公室领域，而且还可以应用于生产和过程自动化。继10M波特率以太网成功运行之后，具有交换功能，全双工和自适应的100M波特率快速以太网(Fast Ethernet，符合IEEE 802.3u 的标准)也已成功运行多年。采用何种性能的以太网取决于用户的需要。通用的兼容性允许用户无缝升级到新技术。
工业以太网最大的好处是将来可以接进internet,而且随着民用以太网的普及，硬件成本和软件成本都在降低，可以为产品缩减成本。
但他也是有缺点的，实时性，准确性方面都有问题。而且组网需要交换机，网线也多，都给工程施工造成了麻烦。不如CAN,MVB,485等方便。
首先是总线可以理解为连接设备用于通讯的线。在这条线上的通讯使用的不同的通讯协议例如 profibus DP modbus rtu 。直观点就是用线把所有设备都串起来了。
现场总线简单点可以这么理解，以前只是控制器和模块在总线上，现在好了连现场的仪表都可以连在总线上了。不需要现场的仪表先把测量值变成4-20ma或者0-10v的信号，不需要模拟量采集卡件，直接可以通过总线像读取现场仪表的信息（包括测量值、量程范围等等在内的很多）。现场总线常见的有CAN 和 HART 。
工业以太网这个就是以太网，就是网线。只是和我们上网用的协议不一样而已。不过可以理解为和我们常用的以太网是一样的。都是要搭建网络设置IP地址的。
具备实时性的现场总线，加上实时操作系统和实时软件，才能满足以上要求。因此，现场总线的协议设计要保时性。
对于工业以太网和CAN总线，其底层都使用了一种冲突检测机制（CSMA/CD），即：发送的时候，发现有另一个设备占用信道，则自动停止发送并等待重试。这就导致一个问题，如果总线负荷比较高，可能导致设备无法及时发送数据，实时性无法。
profibus，modbus等串口总线因为是基于主从模式，不存在实时性问题（数据阻塞）。而工业以太网和CAN总线是基于生产者消费者模式，有实时性问题。其中CAN总线因为报文长度较短，且控制网络规模较小且确定，经过一定的优化和调整，可以很好的解决实时性问题。
所以，关键问题就出在如何把标准以太网协议成工业以太网协议，满足实时性要求，同时要完全兼容标准以太网协议。
举个极端的例子，车间有一个工业以太网总线。挂了许多remote io模块、伺服控制器、plc、视觉模块。此外，还挂了几个高清的安防摄像头。这时候还要求几个伺服轴之间保持同步。。。工业以太网就是要解决问题。
工业以太网协议，市场上主要有四种。西门子PROFINET、罗克威尔Ethernet/IP、倍福的EtherCAT、三菱CC-LINK IE。
并行信号就是以并行方式通信的信号，在并行通信中一个字节（8位）数据是在8条并行传输线上同时由源端传到目的地，也可以说有多个数据线（几根就是几位），在每个时钟脉冲下可以发送多个数据位（几位的并行口就发送几位）。
所以早期对串行通信与并行通信的理解为：同样的一个字节数据（8位），并行通信有8根线，所以只要一次就可以传送过去，形象的说，把线（通道）比作道，能并排开几辆车的就可以说是“并行”
串行信号就是以串行方式通信的信号。串行通信指数据在单条一位宽的传输线上，一比特接一比特地按顺序传送的方式，在早期的定义里也有说只有一根数据线，每个时钟脉冲下只能发送一位数据的方式；
所以早期对串行通信的理解为：同样的一个字节数据（8位），串行通信要分8次由低位到高位按顺序一位位地传送。形象的说，把线（通道）比作道，只能一辆一辆开的就属于“串行”了。
不过这些都是早期I/O速率都不高的情况下的理论理解，但信息技术飞速发展，之前的理解放在现在来看已经过时了，因为现在是高速串行信号时代了。
在高速状态下，并行口的几根数据线之间存在串扰，而并行口需要信号同时发送同时接收，任何一根数据线的延迟都会引起问题。而串行只有一根数据线，不存在信号线之间的串扰，而且串行还可以采用低压差分信号，可以大大提高它的抗干扰性，所以可以实现更高的传输速率，尽管并行可以一次传多个数据位，但是时钟远远低于串行，所以目前串行传输是高速传输的首选。
另外，由于并行信号由于需要多位传输径，这在早期是可以接受的。但是摩尔定律的现象使得与几十年前相比可生产的芯片中硅电的数量大幅增加,而芯片封装技术的pin密度并没有像硅密度一样以相同的速度在增加，因此I/O pin的封装实际上比硅电还贵，这就意味着对于大多数芯片来说pin管脚越来越多变得不可接受。
工业以太网并不是以太网，它是基于以太网衍生出来的一种。 工作期间了解了一点工业以太网的知识。 有说错的，欢迎~ ----------------begining------------------------------------ 第一个，实时性 工业以太网区别于普通以太网的最大一点就是，实时性。
操作系统分为实时操作系统和非实时操作系统。什么是真正的实时操作系统借用一下这个博客的里面的内容。亲们可以自行前往观看。 实时就是说，一定的时间内我发一个指令一定要被处理，不然就是系统失败。 比如 windows就实时，有时候软件开多了，电脑就卡，就是因为指令不能被及时处理。 而实时操作系统比较有名的就是linux了。金木水火土查询表