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　　基于高速以太網的現場總線控制設備,是浙大中控技術有限公司研制成功的重要科技成果,是我國工業自動化儀表與控制系統領域的重大科技進展。

　　一、項目基本情況

　　該項目針對目前多種現場總線并存、無法統一和混用的局面,通過關鍵技術的研究,將以太網等COTS(Commercial Off-The-Shelf)通信技術直接應用于工業現場設備間的通信。

　　項目總體進展有三個方面:

　　(1)解決了以太網應用于工業現場設備間的通信實時,性、總線供電、互可操作、網絡可用性、遠距離傳輸、可靠性等關鍵技術;

　　(2)主持制定了我國第一個擁有自主知識產權的工業控制網絡國家標準《用于工業測量與控制系統的EPA系統結構和網絡通信標準》,并參加了現場總線國際標準IEC61158、IEC61784的制定;

　　(3)原創性的開發了基于EPA的變送器、執行機構、現場控制器及其分布式網絡控制系統,并在工業生產裝置上得到成功試用。

　　二、項目創新性與成熟度

　　該項目的創新主要有二,一是解決了工業以太網關鍵技術,直接將商用計算機通信領域廣泛應用的以太網直接應用于工業現場設備間的通信,原創性的開發了基于EPA的系列變送器、執行機構、現場控制器、帶網絡冗余供電的工業以太網集線器等現場設備,以及基于EPA的監態軟件、監控軟件、設備管理軟件等,開發了基于EPA的發布式網絡控制系統,并首次在現場成功試用。

　　其二,通過一年多的努力,起草完成了《用于工業測量與控制系統的EPA系統結構和網絡通信標準》(以下簡稱《PA標準》)(第一版)的制定,并于2002年12月9日~12日在杭州召開由“全國工業測量與控制標準化技術委員”(TC124)組織的技術鑒定。評審委員會認為,“《EPA標準》以工業以太網的現場應用為目標,面向控制工程師,思路新穎、起點高、創新性強,填補國內該領域研究的空白,將成為我國擁有自主知識產權的工業控制網絡技術,在應用層協議、設備描述等關鍵技術方面,具有獨創性,達到國際先進水平。”與此同時,項目組成員馮冬芹副教授已被國際電工委員會接收成為IEC/TC65/JWG15、WG1其專家組成員,參與現場總線國際標準IEC61158(第三版)、現場總線行規IEC61784、企業控制系統集成IEC/ISO62264等國際標準的制定。

　　三、社會經濟效益、對產業的影晌

　　國際現場總線IEC61158的出臺,宣告了多種現場總線并存的局面已經形成,由于不同現場總線互不兼容,難以實現透明信息互訪,阻礙了先進技術的進一步推廣應用。

　　在這種情況下,以太網卻由于其具有全球的開放性、應用廣泛、價格低廉、全球的軟硬件支持、共享資源豐富等特點,不但基本壟斷了商業領域的網絡通信市場,而且在工業控制領域得到了大規模的應用,并有向下延伸直接應用于現場設備間通信的趨勢。如美國權威調查機構ARC(Automation Research Company)報告指出,今后Ethernet和,ICPIP將成為器件總線和現場總線的基礎協議,現場設備級以太網節點將從2002年的28.68萬個增加到2003年超過606萬個,年增長速度為84.1%;同時,美國VDC(Venture Development Crop.)調查報告也指出,以太網在工業控制領域中的市場占有率的增長也將從2000年11%增加到2005年23%。

　　為此,不僅各現場總線組織將以太網用于控制系統的中、上層的通信,而且還成立了工業以太網協會,工業自動化開放網絡聯合會LAONA、IDA小組、PowerLink小組等組織,致力于工業以太網關鍵技術的研究,將以太網直接應用現場設備級(field device)的通信。

　　總體而言,由于目前國際上關于應用于現場設備級的工業以太網的研究還剛剛開始,沒有形成統一的工業以太網標準和成熟產品,我國與國外先進國家相比基本處于同一水平,差距很小。

　　該項目的研究緊緊抓住了這一難得機遇,基本解決了以太網應用于工業現場設備級通信的關鍵技術,并起草了我國第一個擁有自主知識產權的、基于以太網的工業控制網絡國家標準《用于工業測量與控制系統的EPA系統結構和通信標準》,徹底改變了我國現場總線技術的研究開發所處的跟蹤研究和在技術上受制于人的現狀,對于發展我國自己的現場總線技術作出了具有里程碑式的作用。

　　目前,項目組已開展了與國內中科院沈陽自動化所、清華大學、大連理工大學、重慶郵電學院等單位的合作,另外如北京康拓、和利時、十維電信、上海自儀所等單位也紛紛表示了加入工作組的意向,這對于在全國工控行業推廣應用EPA技術,打下了良好的基礎。

　　通過本項目的研究,將經過實踐驗證為可靠的、簡單的以太網技術直接應用于工業現場設備級的通信,不僅可以促進我國儀器儀表智能化改造,改變我國智能儀器儀表落后的現狀,推動我國儀器儀表產業的跨越式發展;而且可以實現用以太網統一企業管理層、過程監控層和現場設備層等工業企業綜合自動化系統的所有網絡層次(“E(Ethernet)網到底”),實現各層次間信息的無縫集成,從而可以大大促進我國傳統工業企業的信息化改造進程,走出一條“新型工業化道路”。