以太網(wǎng)的應(yīng)用論文

/PROFINET<工業(yè)以太網(wǎng)>技術(shù)在工業(yè)現(xiàn)場總線中應(yīng)用的趨勢0引言過去十幾年中,現(xiàn)場總線是工廠自動化和過程自動化領(lǐng)域中現(xiàn)場級通訊系統(tǒng)的主流解決方案。但隨著自動化控制系統(tǒng)的不斷進(jìn)步和發(fā)展,傳統(tǒng)的現(xiàn)場總線技術(shù)在許多應(yīng)用場合已經(jīng)難以滿足用戶不斷增長的需求。以太網(wǎng)已經(jīng)在局域網(wǎng)和Internet上取得了巨大的成功,在整個企業(yè)的信息系統(tǒng)中,以太網(wǎng)已經(jīng)非常成功的應(yīng)用于市場經(jīng)營管理層、生產(chǎn)管理層和過程監(jiān)控層。如果能夠在底層設(shè)備網(wǎng)絡(luò)上引入以太網(wǎng)不僅可以使現(xiàn)場設(shè)備層、過程控制層和管理層在垂直層面方便集成,更能降低不同廠家設(shè)備在水平層面上的集成成本。以太網(wǎng)技術(shù)由于具有成本低、通信速率和帶寬高、兼容性好、軟硬件資源豐富、廣泛的技術(shù)支持基礎(chǔ)和強(qiáng)大的持續(xù)發(fā)展?jié)摿Φ戎T多優(yōu)點,在過程控制領(lǐng)域的管理層已被廣泛應(yīng)用。事實證明,通過一些實時通信增強(qiáng)措施及工業(yè)應(yīng)用高可靠性網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計和實施,以太網(wǎng)可以滿足工業(yè)數(shù)據(jù)通信的實時性及工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境要求,并可直接向下延伸應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備間的通信。2工業(yè)以太網(wǎng)相關(guān)技術(shù)2.1工業(yè)以太網(wǎng)簡介工業(yè)以太網(wǎng)一般是指在技術(shù)上與商業(yè)以太網(wǎng)<即IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)>兼容,但在產(chǎn)品設(shè)計時,材質(zhì)的選用、產(chǎn)品的強(qiáng)度、適用性以及實時性等方面能夠滿足工業(yè)現(xiàn)場的需要,也就是滿足環(huán)境性、可靠性、安全性以及安裝方便等要求的以太網(wǎng)。以太網(wǎng)是按IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,采用帶沖突檢測的載波偵聽多路訪問方法<CSMA/CD>對共享媒體進(jìn)行訪問的一種局域網(wǎng)。其協(xié)議對應(yīng)于ISO/OSI七層參考模型中的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層,以太網(wǎng)的傳輸介質(zhì)為同軸電纜、雙絞線、光纖等,采用總線型或星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),傳輸速率為10Mbps,100Mbps,1000Mbps或更高。在辦公和商業(yè)領(lǐng)域,以太網(wǎng)是最常用的通信網(wǎng)絡(luò),近幾年來,隨著以太網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展,以太網(wǎng)技術(shù)已開始廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域,它是現(xiàn)代自動控制技術(shù)和信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,是下一代自動化設(shè)備的標(biāo)志性技術(shù),是改造傳統(tǒng)工業(yè)的有力工具,同時也是信息化帶動工業(yè)化的重點方向。國內(nèi)對工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的需求日益增加,在石油、化工、冶金、電力、機(jī)械、交通、建材、樓宇管理、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域和許多新規(guī)劃建設(shè)的項目中都需要工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持。以太網(wǎng)是當(dāng)今最流行、應(yīng)用最廣泛的通信技術(shù),具有價格低、多種傳輸介質(zhì)可選、高速度、易于組網(wǎng)應(yīng)用等諸多優(yōu)點,而且其運行經(jīng)驗最為豐富,擁有大量安裝維護(hù)人員,是一種理想的工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)。首先,基于TCP/IP的以太網(wǎng)是一種開放式通信網(wǎng)絡(luò),不同廠商的設(shè)備很容易互聯(lián)。這種特性非常適合于解決控制系統(tǒng)中不同廠商設(shè)備的兼容和互操作等問題;其次,低成本、易于組網(wǎng)是以太網(wǎng)的優(yōu)勢。以太網(wǎng)網(wǎng)卡價格低廉,以太網(wǎng)與計算機(jī)、服務(wù)器等接口十分方便。以太網(wǎng)技術(shù)人員多,可以降低企業(yè)培訓(xùn)維護(hù)成本;第三,以太網(wǎng)具有相當(dāng)高的數(shù)據(jù)傳輸速率可以提供足夠的帶寬。而且以太網(wǎng)資源共享能力強(qiáng),利用以太網(wǎng)作為現(xiàn)場的總線,很容易將I/O數(shù)據(jù)連接到信息系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)很容易以實時方式與信息系統(tǒng)上的資源、應(yīng)用軟件和數(shù)據(jù)庫共享;第四,以太網(wǎng)易與Internet連接。在任何城市、任何地方甚至都可以利用電話線通過Internet對企業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行監(jiān)視控制;另外,以太網(wǎng)作為目前應(yīng)用最廣泛的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),受到了廣泛的技術(shù)支持。幾乎所有的編程語言都支持以太網(wǎng)的應(yīng)用開發(fā),有多種開發(fā)工具可供選擇。2.2工業(yè)以太網(wǎng)的構(gòu)成一個典型的工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,有以下三類網(wǎng)絡(luò)器件：·網(wǎng)絡(luò)部件·連接部件：FC快速連接插座ELS<工業(yè)以太網(wǎng)電氣交換機(jī)>ESM<工業(yè)以太網(wǎng)電氣交換機(jī)>SM<工業(yè)以太網(wǎng)光纖交換機(jī)>MCTP11<工業(yè)以太網(wǎng)光纖電氣轉(zhuǎn)換模塊>·通信介質(zhì)：普通雙絞線,工業(yè)屏蔽雙絞線和光纖,工業(yè)以太網(wǎng)使用的電纜有屏蔽雙絞線〔STP、非屏蔽雙絞線〔UTP、多模或單模光纜。10Mbps的速率對雙絞線沒有過高的要求,而在100Mbps速率下,推薦使用五類或超五類線。光纖鏈接時需要一對,常用的多模光纖波長為62.5/125μm或50/125μm。與多模光纖的內(nèi)芯相比,單模光纖的內(nèi)芯很細(xì),只有10μm左右。通常,10Mbps使用多模光纖,100Mbps下,單模、多模光纖都適用。2.3工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議由于商用計算機(jī)普遍采用的應(yīng)用層協(xié)議不能適應(yīng)工業(yè)過程控制領(lǐng)域現(xiàn)場設(shè)備之間的以太網(wǎng)要求,所以必須在以太網(wǎng)和TCP/IP協(xié)議的基礎(chǔ)上,建立完整有效的通信服務(wù)模型,制定有效的以太網(wǎng)服務(wù)機(jī)制,協(xié)調(diào)好工業(yè)現(xiàn)場控制系統(tǒng)中實時與非實時信息的傳輸,形成被廣泛接受的應(yīng)用層協(xié)議,也就是所謂的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議。目前已經(jīng)制定的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議有MODBUS/TCP、ProfiNet、Ethernet/IP、HSE等。<1>法國施奈德公司推出透明工廠的戰(zhàn)略使其成為工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用的堅決倡導(dǎo)者,該公司于1999年公布了MODBUS/TCP協(xié)議。MODBUS/TCP協(xié)議以一種非常簡單的方式將MODBUS幀嵌入TCP幀中。這是一種面向連接的方式,每一個呼叫都要求一個應(yīng)答。這種呼叫/應(yīng)答的機(jī)制與MODBUS的主從機(jī)制相互配合,使交換式以太網(wǎng)具有很高的確定性。利用TCP/IP協(xié)議,通過網(wǎng)頁的形式可以使用戶界面更加友好,并且利用網(wǎng)絡(luò)瀏覽器就可以查看企業(yè)網(wǎng)內(nèi)部的設(shè)備運行情況。施奈德公司已經(jīng)為MODBUS注冊了502端口,這樣就可以將實時數(shù)據(jù)嵌入到網(wǎng)頁中,通過在設(shè)備中嵌入Web服務(wù)器,就可以將Web瀏覽器作為設(shè)備的操作終端。<2>德國西門子公司于20XX發(fā)布其工業(yè)Ethernet的規(guī)范,稱為ProfiNet。該規(guī)范主要包括三方面的內(nèi)容:●基于組件的對象模型<COM>的分布式自動化系統(tǒng);●規(guī)定了ProfiNet現(xiàn)場總線和標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)之間開放透明通信;●提供了一個獨立于制造商,包括設(shè)備層和系統(tǒng)層的模型。ProfiNet的基礎(chǔ)是組件技術(shù),在ProfiNet中,每一個設(shè)備都被看成是一個具有COM接口的自動化設(shè)備,同類設(shè)備都具有相同的COM接口。在系統(tǒng)中可以通過調(diào)用COM接口來調(diào)用設(shè)備功能。組件對象模型使不同制造商遵循同一個原則創(chuàng)建的組件之間可以混合使用,簡化了編程。每一個智能設(shè)備都有一個標(biāo)準(zhǔn)組件,智能設(shè)備的功能通過對組件進(jìn)行特定的編程來實現(xiàn)。同類設(shè)備具有相同的內(nèi)置組件,對外提供相同的COM接口。為不同設(shè)備的廠家之間提供了良好的互換性和互操作性。<3>美國羅克韋爾公司于20XX分布工業(yè)Ethernet規(guī)范,稱為Ethernet/IP。Ethernet/IP是一種工業(yè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn),它很好地采用了當(dāng)前應(yīng)用廣泛的以太網(wǎng)通信芯片以及物理媒體。IP代表IndustrialProtocol,以此來與普通的以太網(wǎng)進(jìn)行區(qū)別。它是將傳統(tǒng)的以太網(wǎng)應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場層的一種有效方法,允許工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備交換實時性強(qiáng)的數(shù)據(jù)。Ethernet/IP模型由IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層、以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議和控制與信息協(xié)議CIP三部分組成。CIP是一個端到端的面向?qū)ο蟛⑻峁┝斯I(yè)設(shè)備和高級設(shè)備之間的連接的協(xié)議,CIP有兩個主要目的,一是傳輸同I/O設(shè)備相聯(lián)系的面向控制的數(shù)據(jù),二是傳輸同其它被控系統(tǒng)相關(guān)的信息,如組態(tài)、參數(shù)設(shè)置和診斷等。CIP協(xié)議規(guī)范主要由對象模型、通用對象庫、設(shè)備行規(guī)、電子數(shù)據(jù)表、信息管理等組成?；饡F(xiàn)場總線FF于20XX分布工業(yè)Ethernet規(guī)范,稱為HSE。HSE是以太網(wǎng)協(xié)議IEEE802.3、TCP/IP協(xié)議族和FFH1的結(jié)合體。FF現(xiàn)場總線基金會將HSE定位于實現(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò)與Ethernet的集成。由HSE連接設(shè)備將H1網(wǎng)段信息傳輸?shù)揭蕴W(wǎng)的主干網(wǎng)上,這些信息可以通過互連網(wǎng)送到主控室,并進(jìn)一步送到企業(yè)的ERP和管理系統(tǒng)。操作員可以在主控室直接使用網(wǎng)絡(luò)瀏覽器查看現(xiàn)場運行情況,現(xiàn)場設(shè)備也可以通過網(wǎng)絡(luò)獲得控制信息。2.4工業(yè)以太網(wǎng)的特點雖然脫胎于Intranet、Internet等類型的信息網(wǎng)絡(luò),但是工業(yè)以太網(wǎng)是面向生產(chǎn)過程,對實時性、可靠性、安全性和數(shù)據(jù)完整性有很高的要求。既有與信息網(wǎng)絡(luò)相同的特點,也有自己不同于信息網(wǎng)絡(luò)的顯著特點：〔1工業(yè)以太網(wǎng)是一個網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng),實時性要求高,網(wǎng)絡(luò)傳輸要有確定性。〔2整個企業(yè)網(wǎng)絡(luò)按功能可分為處于管理層的通用以太網(wǎng)和處于監(jiān)控層的工業(yè)以太網(wǎng)以及現(xiàn)場設(shè)備層〔如現(xiàn)場總線。管理層通用以太網(wǎng)可以與控制層的工業(yè)以太網(wǎng)交換數(shù)據(jù),上下網(wǎng)段采用相同協(xié)議自由通信?！?工業(yè)以太網(wǎng)中周期與非周期信息同時存在,各自有不同的要求。周期信息的傳輸通常具有順序性要求,而非周期信息有優(yōu)先級要求,如報警信息是需要立即響應(yīng)的?！?工業(yè)以太網(wǎng)要為緊要任務(wù)提供最低限度的性能保證服務(wù),同時也要為非緊要任務(wù)提供盡力服務(wù),所以工業(yè)以太網(wǎng)同時具有實時協(xié)議也具有非實時協(xié)議3工業(yè)以太網(wǎng)的應(yīng)用隨著生產(chǎn)過程自動化水平的提高及網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的同步跟進(jìn),不少企業(yè)網(wǎng)絡(luò)已覆蓋到企業(yè)的各廠和各個車間,使現(xiàn)場設(shè)備層及生產(chǎn)監(jiān)控層的DCS、PLC系統(tǒng)各個功能有可能得到更好的利用,為充分發(fā)揮信息在企業(yè)管理中的效益提供了良好的環(huán)境。因此建立統(tǒng)一的信息管理平臺,使有使用價值的信息不致沉淀及流失,從更高層次發(fā)揮管理信息的效益是高層管理人員普遍關(guān)注的。信息平臺建設(shè)是為指導(dǎo)發(fā)展生產(chǎn)服務(wù)的,為了提高科學(xué)管理和決策水平,建設(shè)重點應(yīng)放在主線上?，F(xiàn)以某冶煉企業(yè)為例,由于系統(tǒng)相當(dāng)龐大和復(fù)雜,在企業(yè)平臺建設(shè)中,以下子系統(tǒng)被考慮成重點建設(shè)對象。<1>生產(chǎn)計劃管理系統(tǒng)它可以按照各種生產(chǎn)指標(biāo)并根據(jù)公司的生產(chǎn)能力制定出公司的年、季、月產(chǎn)品產(chǎn)量計劃和各種消耗定額等;按照產(chǎn)品產(chǎn)量計劃及消耗定額,編制原、燃料、水電消耗計劃;按照產(chǎn)品產(chǎn)量計劃制定各部門的工作計劃。<2>生產(chǎn)調(diào)度指揮系統(tǒng)它是整個生產(chǎn)管理的智能管理中心,是集數(shù)據(jù)通信、處理、采集、協(xié)調(diào)、圖文顯示為一體的綜合數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng),能在各種情況下準(zhǔn)確、可靠、迅捷地做出反應(yīng)及時處理生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的問題,協(xié)調(diào)各車間工作,達(dá)到實時、合理監(jiān)控的目的。為各級管理者提供實時生產(chǎn)信息<過程數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)>,精確地監(jiān)視生產(chǎn)過程,以提高生產(chǎn)過程控制水平和設(shè)備的監(jiān)控能力。<3>辦公自動化系統(tǒng)它通過文件管理、信息服務(wù)、個人事宜和辦公管理等子功能模塊以實現(xiàn)文件的起草、校稿、批閱和存檔以及公司會議的通知、記錄等形式的自動化辦公。<4>財務(wù)管理系統(tǒng)它采用專用財務(wù)管理軟件,由專業(yè)財務(wù)人員進(jìn)行操作。它將有關(guān)財務(wù)管理軟件進(jìn)行無縫集成,以方便使用和維護(hù)。<5>物資管理系統(tǒng)物資管理就是通過用料申請計劃、采購、倉儲、保管、領(lǐng)用等活動,解決物資供需之間存在的時間、空間、數(shù)量、品種、規(guī)格以及價格和質(zhì)量等方面的矛盾,銜接好生產(chǎn)中的各個環(huán)節(jié),確保生產(chǎn)的順利進(jìn)行。<6>設(shè)備管理系統(tǒng)通過設(shè)備管理系統(tǒng),設(shè)備管理部門可以對各車間的設(shè)備進(jìn)行信息管理,包括查看設(shè)備的運行狀況,對設(shè)備安排檢修,查看設(shè)備的檢修記錄,添加設(shè)備,報廢設(shè)備等操作。<7>視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過遍布各個關(guān)鍵崗位的攝相頭,可以實時地監(jiān)控各關(guān)鍵崗位的工作情況以及重要設(shè)備運行情況,并保存<如大約一周左右的>錄像資料。由于信息管理平臺具備相關(guān)生產(chǎn)工藝過程基本數(shù)據(jù)的采集、傳輸、處理、顯示與化驗數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計等功能,對生產(chǎn)調(diào)度、生產(chǎn)指揮、生產(chǎn)協(xié)調(diào)起到了積極的作用,最終,使反映生產(chǎn)工藝過程的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)得到及時反映,為生產(chǎn)過程中出現(xiàn)問題快速做出決策,提供了積極的手段和方法,增加了處理問題的靈活性、機(jī)動性。更為關(guān)鍵的是,借助生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng),給管理人員注入了新的生產(chǎn)管理理念,同時也為企業(yè)帶來了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。4工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展前景以太網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用結(jié)構(gòu)有兩種,即控制中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和設(shè)備中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在控制中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中,工業(yè)以太網(wǎng)與現(xiàn)場總線相結(jié)合,以太網(wǎng)應(yīng)用在企業(yè)網(wǎng)的上層,將控制器、操作員站、管理計算機(jī)連接起來。企業(yè)網(wǎng)的最低層是現(xiàn)場總線機(jī)構(gòu),是控制網(wǎng)絡(luò)與Ethernet融為一體的解決方案。在設(shè)備中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中,I/O設(shè)備連接到以太網(wǎng)上,在這種結(jié)構(gòu)中,以太網(wǎng)取代了現(xiàn)場總線,工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)直接應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備之間的通信,真正建立了從企業(yè)網(wǎng)的上層到下層統(tǒng)一的工業(yè)以太網(wǎng)。業(yè)界人士越來越認(rèn)識到以太網(wǎng)在工業(yè)控制領(lǐng)域的重要性,工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成為控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的主要方向,具有很大的發(fā)展?jié)摿?。?dāng)然,工業(yè)以太網(wǎng)還有一些局限性,例如總線供電、本質(zhì)安全以及沒有統(tǒng)一的應(yīng)用層協(xié)議等,隨著這些問題的逐步解決,以及以太網(wǎng)速度的不斷加快,通信確定性、可靠性、實時性的不斷完善,工業(yè)以太網(wǎng)將有更加廣闊的應(yīng)用與發(fā)展前景。值得一提的是在國家科技部"863"計劃的支持下,XX大學(xué)、浙大中控、中科院XX自動化研究所、XX郵電學(xué)院、XX理工大學(xué)、清華大學(xué)等單位聯(lián)合成立了標(biāo)準(zhǔn)起草工作小組,經(jīng)過技術(shù)攻關(guān),起草了我國第一個擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的現(xiàn)場總線國家標(biāo)準(zhǔn)《用于工業(yè)測量與控制系統(tǒng)的EPA通信標(biāo)準(zhǔn)》。該標(biāo)準(zhǔn)通過增加一些必要的改進(jìn)措施,改善以太網(wǎng)的通信實時性,在以太網(wǎng)、TCP/IP協(xié)議之上定義工業(yè)控制應(yīng)用層服務(wù)和協(xié)議規(guī)范,將在IT領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛的以太網(wǎng)<包括無線局域網(wǎng)、藍(lán)牙>以及TCP/IP協(xié)議應(yīng)用于工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)工業(yè)企業(yè)綜合自動化系統(tǒng)中由信息管理層、過程監(jiān)控層直至現(xiàn)場設(shè)備層的無縫信息集成,解決基于以太網(wǎng)的確定性通信調(diào)度規(guī)范、定義基于以太網(wǎng)和TCP/IP協(xié)議的應(yīng)用層服務(wù)和協(xié)議規(guī)范、基于XML的電子設(shè)備描述等內(nèi)容,為用戶應(yīng)用進(jìn)程之間無障礙的數(shù)據(jù)和信息交換提供統(tǒng)一的平臺。該標(biāo)準(zhǔn)有以下特點:<1>兼容性,EPA控制系統(tǒng)兼容IEEE802.3、IEEE802.1P&Q、IEEE802.1D、IEEE802.11、IEEE802.15以及UDP<TCP>/IP等協(xié)議。微網(wǎng)段化系統(tǒng)結(jié)構(gòu),EPA控制系統(tǒng)中,控制網(wǎng)絡(luò)劃分為若干個控制區(qū)域,每個控制區(qū)域即為一個微網(wǎng)段。每個微網(wǎng)段通過EPA網(wǎng)橋與其他網(wǎng)段進(jìn)行分隔,該微網(wǎng)段內(nèi)EPA設(shè)備間的通信被限制在本控制區(qū)域內(nèi)進(jìn)行,而不會占用其他網(wǎng)段的帶寬資源。處于不同微網(wǎng)段內(nèi)EPA設(shè)備間的通信,需由相應(yīng)EPA網(wǎng)橋進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)控制。<2>通信的確定性,該標(biāo)準(zhǔn)在數(shù)據(jù)鏈路層與網(wǎng)絡(luò)層之間定義了一個確定性通信調(diào)度管理接口,用于處理EPA設(shè)備的報文發(fā)送調(diào)度。通過該通信調(diào)度管理接口,EPA設(shè)備按組態(tài)后的順序,采用分時發(fā)送方式向網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送報文,以避免報文沖突,并確保通信的確定性。支持EPA報文與通用網(wǎng)絡(luò)報文并行傳輸,在不影響實時性的前提下,支持EPA報文與通用網(wǎng)絡(luò)報文并行傳輸。<3>分層的安全策略,對基于EPA的分布式現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng),從企業(yè)信息管理層、過程監(jiān)控層和現(xiàn)場設(shè)備層3個層次,采用不同的安全技術(shù),如防火墻技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)隔離、硬件加鎖等安全措施。<4>網(wǎng)絡(luò)供電,該標(biāo)準(zhǔn)采用XML結(jié)構(gòu)化文本語言,規(guī)定了EPA設(shè)備資源的描述方法,以實現(xiàn)不同EPA設(shè)備的互可操作性?！禘PA標(biāo)準(zhǔn)》作為我國自主制定、并被國際上認(rèn)可和接收的第一個現(xiàn)場總線國家標(biāo)準(zhǔn),是國內(nèi)從事工業(yè)自動化控制系統(tǒng)以及現(xiàn)場總線、網(wǎng)絡(luò)通信的研究、開發(fā)、應(yīng)用單位聯(lián)合開發(fā)和編制的,得到了國家科技部和國家標(biāo)委會的極大重視和支持,在產(chǎn)品開發(fā)和工程應(yīng)用上有比較好的基礎(chǔ),現(xiàn)已開發(fā)出了基于EPA的變送器、執(zhí)行器、現(xiàn)場控制器、數(shù)據(jù)采集器、遠(yuǎn)程分散控制站、無紙記錄儀等產(chǎn)品,基于EPA的分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)已在化工企業(yè)得到成功應(yīng)用。盡管該技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)還有待在今后工程實踐中進(jìn)一步完善和發(fā)展,還有許多后續(xù)工作要做,但是在工業(yè)自動化領(lǐng)域,我國已經(jīng)有了第一個擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的現(xiàn)場總線國家標(biāo)準(zhǔn),為工業(yè)自動化領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步作出了積極的貢獻(xiàn)。工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)未來和方向縱觀當(dāng)今工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展趨勢和市場需求,未來以太網(wǎng)有以下幾種發(fā)展方向未來網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在總線系統(tǒng)中,用戶習(xí)慣把現(xiàn)場設(shè)備使用菊花鏈連接。因此,自動化廠商現(xiàn)在生產(chǎn)的以太網(wǎng)設(shè)備都兼容地支持菊花鏈技術(shù),或者說,在現(xiàn)場設(shè)備上安裝2個交換端口。但對比使用獨立的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī),其交換成本卻隨著設(shè)備數(shù)量的增加而增加。另一個劣勢是碰到流量突發(fā)時,以菊花鏈?zhǔn)竭B接的交換機(jī)吞吐量和帶寬會受到限制,因為所有的用戶不得不通過一條共同的線纜通信。環(huán)形連接的重要優(yōu)勢在于一方面減低了布線成本,另一方面能夠提高鏈路可靠性,舉例來說,當(dāng)一處不能正常工作時,通信不受影響。因此必須根據(jù)應(yīng)用和需求來決定到底哪種方式才是合適的。讓交換機(jī)學(xué)習(xí)自動化語言大型的自動化廠商使用它們自己的基于以太網(wǎng)的應(yīng)用協(xié)議,類似于EtherNet/IP,Profinet或Modbus/TCP。這些協(xié)議都支持標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP,所以這類應(yīng)用中,標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)也可以使用。SNMP協(xié)議已被廣泛使用于商用環(huán)境中,用于交換機(jī)的配置和診斷。然而,自動化中使用的配置工具不支持SNMP協(xié)議,因此很難用來配置相應(yīng)的交換機(jī)。所以赫思曼公司開始讓交換機(jī)學(xué)習(xí)自動化的語言,將來使用PLC、驅(qū)動設(shè)備或I/O來配置交換機(jī)都會成為可能。對用戶來說最大的益處是可以用熟悉的自動化工具配置網(wǎng)絡(luò)了,并且一張完整的材料單也可以被輕松地創(chuàng)建。安全增長的重要性自從工業(yè)以太網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)從管理級到現(xiàn)場級一致的數(shù)據(jù)傳輸,用戶只需要掌握一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)即可,同時,也提高了工作效率?？墒?統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也因為整體的網(wǎng)絡(luò)透明度承擔(dān)了一定的風(fēng)險。例如：生產(chǎn)線中的機(jī)器人的IP地址能被任何工作站操作。因此就必須有一套明確的規(guī)則來定義通訊的時間和對象。當(dāng)然僅在公司的出口端安置一臺防火墻來抵制外部的攻擊是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。導(dǎo)致一個致命的錯誤甚至停機(jī)事故的往往是來自內(nèi)部的誤操作,所以分布式安全體系在自動化領(lǐng)域是非常關(guān)鍵的。因為這樣,整個系統(tǒng)或系統(tǒng)部件可以被分割為獨立的安全單元,各個安全的單元之間通過定義的規(guī)則來通信。無線網(wǎng)絡(luò)提供新的應(yīng)用可能如今無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)<WirelessLAN<WirelessLocalAreaNetworks>>被廣泛應(yīng)用在辦公環(huán)境中。移動性、靈活性、非常易于安裝、低成本,無線通信的這些優(yōu)點,使得這項技術(shù)漸漸被應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境中。現(xiàn)在WLAN越來越多的成為傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)的一種補(bǔ)充。典型的應(yīng)用是在生產(chǎn)物流的移動終端上,操作和監(jiān)控生產(chǎn)線或提供在線數(shù)據(jù)的快速交換。例如預(yù)定數(shù)據(jù)可以從監(jiān)控中心直接送到倉庫的鏟車上。現(xiàn)在已有不少工業(yè)級的WLAN設(shè)備面市,它們都基于IEEE802.11b/g/a/h協(xié)議,可以提供約100Mbi