針對工業(yè)現(xiàn)場設備間通信具有實時性強、數(shù)據(jù)信息短、周期性較強等特點和要求,經(jīng)過認真細致的調研和分析,采用以下技術基本解決了以太網(wǎng)應用于現(xiàn)場設備間通信的關鍵技術:
①實時通信技術其中采用以太網(wǎng)交換技術、全雙工通信、流量控制等技術,以及確定性數(shù)據(jù)通信調度控制策略、簡化通信棧軟件層次、現(xiàn)場設備層網(wǎng)絡微網(wǎng)段化等針對工業(yè)過程控制的通信實時性措施,解決了以太網(wǎng)通信的實時性。
②總線供電技術采用直流電源耦合、電源冗余管理等技術,設計了能實現(xiàn)網(wǎng)絡供電或總線供電的以太網(wǎng)集線器,解決了以太網(wǎng)總線的供電問題。
③遠距離傳輸技術采用網(wǎng)絡分層、控制區(qū)域微網(wǎng)段化、網(wǎng)絡超小時滯中繼以及光纖等技術解決以太網(wǎng)的遠距離傳輸問題。
④網(wǎng)絡安全技術
采用控制區(qū)域微網(wǎng)段化,各控制區(qū)域通過具有網(wǎng)絡隔離和安全過濾的現(xiàn)場控制器與系統(tǒng)主干相連,實現(xiàn)各控制區(qū)域與其他區(qū)域之間的邏輯上的網(wǎng)絡隔離。
⑤可靠性技術
采用分散結構化設計、EMC設計、冗余、自診斷等可靠性設計技術等,提高基于以太網(wǎng)技術的現(xiàn)場設備可靠性,經(jīng)實驗室EMC測試,設備可靠性符合工業(yè)現(xiàn)場控制要求。
(2)起草了EPA國家標準。以工業(yè)現(xiàn)場設備間通信為目標,以工業(yè)控制工程師(包括開發(fā)和應用)為使用對象,基于以太網(wǎng)、無線局域網(wǎng)、藍牙技術+TCP/IP協(xié)議,起草了“用于工業(yè)測量與控制系統(tǒng)的EPA系統(tǒng)結構和通信標準”(草案),并通過了由TC124組織的技術評審。
(3)開發(fā)基于以太網(wǎng)的現(xiàn)場總線控制設備及相關軟件原型樣機,并在化工生產(chǎn)裝置上成功應用。針對工業(yè)現(xiàn)場控制應用的特點,通過采用軟、硬件抗干擾、EMC設計措施,開發(fā)出了基于以太網(wǎng)技術的現(xiàn)場控制設備,主要包括:基于以太網(wǎng)的現(xiàn)場設備通信模塊、變送器、執(zhí)行機構、數(shù)據(jù)采集器、軟PLC等成果等。在此基礎上開發(fā)的基于EPA的分布式網(wǎng)絡控制系統(tǒng)在杭州某化工廠的聯(lián)堿碳化裝置上成功應用,該系統(tǒng)自2003年4月投運一直穩(wěn)定運行至今。
(4)北京合成網(wǎng)絡技術有限公司為使國內工業(yè)以太網(wǎng)技術迅速與國際水平接軌,斥資推出了“工業(yè)以太網(wǎng)工程師認證(IEEC)”課程,并相繼推出提高班課程,供國內廣大工業(yè)自動化領域的工程師及工程管理人員學習提高。
(三)發(fā)展前景據(jù)美國權威調查機構ARC(AutomationRebbbbbbCompany)報告指出,今后EtherNet不僅繼續(xù)壟斷商業(yè)計算機網(wǎng)絡通信和工業(yè)控制系統(tǒng)的上層網(wǎng)絡通信市場,也必將領導未來現(xiàn)場總線的發(fā)展,EtherNet和TCP/IP將成為器件總線和現(xiàn)場總線的基礎協(xié)議。美國VDC(VentureDevelopmentCorp.)調查報告也指出,EtherNet在工業(yè)控制領域中的應用將越來越廣泛,市場占有率的增長也越來越快,將從2000年的11%增加到2005年的23%。
由于以太網(wǎng)有“一網(wǎng)到底”的美譽,即它可以一直延伸到企業(yè)現(xiàn)場設備控制層,所以被人們普遍認為是未來控制網(wǎng)絡的最佳解決方案,工業(yè)以太網(wǎng)已成為現(xiàn)場總線中的主流技術。 目前,在國際上有多個組織從事工業(yè)以太網(wǎng)的標準化工作,2001年9月,我國科技部發(fā)布了基于高速以太網(wǎng)技術的現(xiàn)場總線設備研究項目,其目標是:攻克應用于工業(yè)控制現(xiàn)場的高速以太網(wǎng)的關鍵技術,其中包括解決以太網(wǎng)通信的實時性、可互操作性、可靠性、抗干擾性和本質安全等問題,同時研究開發(fā)相關高速以太網(wǎng)技術的現(xiàn)場設備、網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)和系統(tǒng)軟件。
5、總結
以太網(wǎng)有“E網(wǎng)到底”的美譽,即它可以一直延伸到企業(yè)現(xiàn)場設備控制層,被人們認為是未來控制網(wǎng)絡的最佳解決方案。雖然就目前的應用而言,工業(yè)以太網(wǎng)還不適合所有的工業(yè)自動化設備,并不能全面地應用于工業(yè)控制領域,且由于各大生產(chǎn)廠商的應用層協(xié)議的不同,給工業(yè)以太網(wǎng)全面應用帶來一定的影響,但是以太網(wǎng)在進入工業(yè)控制領域的過程中將逐步成熟,并具有巨大的發(fā)展?jié)摿头浅V闊的前景,其應用領域將不斷地得到擴展,而且應用廣度和深度也將繼續(xù)擴大。此外,工業(yè)以太網(wǎng)技術的應用已經(jīng)有了長足的發(fā)展,為解決工業(yè)應用中的實時性問題提供了多種手段,而且解決問題的方案也不是唯一的,只要遵循基本原理,針對工業(yè)控制現(xiàn)場的具體實際情況,其實這些問題都是可以解決的










