工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)直接應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備間的通信已成大勢所趨

　　隨著以太網(wǎng)通信速率的提高、全雙工通信、交換技術(shù)的發(fā)展，為以太網(wǎng)的通信確定性的解決提供了技術(shù)基礎(chǔ)，從而消除了以太網(wǎng)直接應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備間通信的主要障礙，為以太網(wǎng)直接應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備間通信提供了技術(shù)可能。為此，國際電工委員會IEC正著手起草實時以太網(wǎng)（Real-time EtherNet RTE）標(biāo)準(zhǔn)，旨在推動以太網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域的全面應(yīng)用。針對這種形勢，以浙江大學(xué)、浙大中控、中科院沈陽自動化研究所、清華大學(xué)、大連理工大學(xué)、重慶郵電學(xué)院等單位，在國家“863”計劃的支持下，開展了EPA（EtherNet for Plant Automation）技術(shù)的研究，重點是研究以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)控制現(xiàn)場設(shè)備間通信的關(guān)鍵技術(shù)，通過研究和攻關(guān)，取得了以下成果：

（1）以太網(wǎng)應(yīng)用于現(xiàn)場設(shè)備間通信的關(guān)鍵技術(shù)獲得重大突破。
　　針對工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備間通信具有實時性強(qiáng)、數(shù)據(jù)信息短、周期性較強(qiáng)等特點和要求，經(jīng)過認(rèn)真細(xì)致的調(diào)研和分析，采用以下技術(shù)基本解決了以太網(wǎng)應(yīng)用于現(xiàn)場設(shè)備間通信的關(guān)鍵技術(shù)：
　　① 實時通信技術(shù)
　　其中采用以太網(wǎng)交換技術(shù)、全雙工通信、流量控制等技術(shù)，以及確定性數(shù)據(jù)通信調(diào)度控制策略、簡化通信棧軟件層次、現(xiàn)場設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)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(shù)
　　采用直流電源耦合、電源冗余管理等技術(shù)，設(shè)計了能實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)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(yuǎn)距離傳輸技術(shù)
　　采用網(wǎng)絡(luò)分層、控制區(qū)域微網(wǎng)段化、網(wǎng)絡(luò)超小時滯中繼以及光纖等技術(shù)解決以太網(wǎng)的遠(yuǎn)距離傳輸問題。
　　④ 網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)
　　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(luò)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(luò)隔離。
　　⑤ 可靠性技術(shù)
　　采用分散結(jié)構(gòu)化設(shè)計、EMC設(shè)計、冗余、自診斷等可靠性設(shè)計技術(shù)等，提高基于以太網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)場設(shè)備可靠性，經(jīng)實驗室EMC測試，設(shè)備可靠性符合工業(yè)現(xiàn)場控制要求。

（2）起草了EPA國家標(biāo)準(zhǔn)。
　　以工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備間通信為目標(biāo)，以工業(yè)控制工程師（包括開發(fā)和應(yīng)用）為使用對象，基于以太網(wǎng)、無線局域網(wǎng)、藍(lán)牙技術(shù)+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(jié)構(gòu)和通信標(biāo)準(zhǔn)”（草案），并通過了由TC124組織的技術(shù)評審。

（3）開發(fā)基于以太網(wǎng)的現(xiàn)場總線控制設(shè)備及相關(guān)軟件原型樣機(jī)，并在化工生產(chǎn)裝置上成功應(yīng)用。針對工業(yè)現(xiàn)場控制應(yīng)用的特點，通過采用軟、硬件抗干擾、EMC設(shè)計措施，開發(fā)出了基于以太網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)場控制設(shè)備，主要包括：基于以太網(wǎng)的現(xiàn)場設(shè)備通信模塊、變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)采集器、軟PLC等成果等。