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　　基于高速以太網(wǎng)的現(xiàn)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(yè)自動化儀表與控制系統(tǒng)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(xiàn)場總線并存、無法統(tǒng)一和混用的局面,通過關鍵技術的研究,將以太網(wǎng)等COTS(Commercial Off-The-Shelf)通信技術直接應用于工業(yè)現(xiàn)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(wǎng)應用于工業(yè)現(xiàn)場設備間的通信實時,性、總線供電、互可操作、網(wǎng)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(chǎn)權的工業(yè)控制網(wǎng)絡國家標準《用于工業(yè)測量與控制系統(tǒng)的EPA系統(tǒng)結構和網(wǎng)絡通信標準》,并參加了現(xiàn)場總線國際標準IEC61158、IEC61784的制定;

　　(3)原創(chuàng)性的開發(fā)了基于EPA的變送器、執(zhí)行機構、現(xiàn)場控制器及其分布式網(wǎng)絡控制系統(tǒng),并在工業(yè)生產(chǎn)裝置上得到成功試用。

　　二、項目創(chuàng)新性與成熟度

　　該項目的創(chuàng)新主要有二,一是解決了工業(yè)以太網(wǎng)關鍵技術,直接將商用計算機通信領域廣泛應用的以太網(wǎng)直接應用于工業(yè)現(xiàn)場設備間的通信,原創(chuàng)性的開發(fā)了基于EPA的系列變送器、執(zhí)行機構、現(xiàn)場控制器、帶網(wǎng)絡冗余供電的工業(yè)以太網(wǎng)集線器等現(xiàn)場設備,以及基于EPA的監(jiān)態(tài)軟件、監(jiān)控軟件、設備管理軟件等,開發(fā)了基于EPA的發(fā)布式網(wǎng)絡控制系統(tǒng),并首次在現(xiàn)場成功試用。

　　其二,通過一年多的努力,起草完成了《用于工業(yè)測量與控制系統(tǒng)的EPA系統(tǒng)結構和網(wǎng)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(yè)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(yè)以太網(wǎng)的現(xiàn)場應用為目標,面向控制工程師,思路新穎、起點高、創(chuàng)新性強,填補國內(nèi)該領域研究的空白,將成為我國擁有自主知識產(chǎn)權的工業(yè)控制網(wǎng)絡技術,在應用層協(xié)議、設備描述等關鍵技術方面,具有獨創(chuàng)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(xiàn)場總線國際標準IEC61158(第三版)、現(xiàn)場總線行規(guī)IEC61784、企業(yè)控制系統(tǒng)集成IEC/ISO62264等國際標準的制定。

　　三、社會經(jīng)濟效益、對產(chǎn)業(yè)的影晌

　　國際現(xiàn)場總線IEC61158的出臺,宣告了多種現(xiàn)場總線并存的局面已經(jīng)形成,由于不同現(xiàn)場總線互不兼容,難以實現(xiàn)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(wǎng)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(yè)領域的網(wǎng)絡通信市場,而且在工業(yè)控制領域得到了大規(guī)模的應用,并有向下延伸直接應用于現(xiàn)場設備間通信的趨勢。如美國權威調(diào)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(xiàn)場總線的基礎協(xié)議,現(xiàn)場設備級以太網(wǎng)節(jié)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(diào)查報告也指出,以太網(wǎng)在工業(yè)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(xiàn)場總線組織將以太網(wǎng)用于控制系統(tǒng)的中、上層的通信,而且還成立了工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)會,工業(yè)自動化開放網(wǎng)絡聯(lián)合會LAONA、IDA小組、PowerLink小組等組織,致力于工業(yè)以太網(wǎng)關鍵技術的研究,將以太網(wǎng)直接應用現(xiàn)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(xiàn)場設備級的工業(yè)以太網(wǎng)的研究還剛剛開始,沒有形成統(tǒng)一的工業(yè)以太網(wǎng)標準和成熟產(chǎn)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(wǎng)應用于工業(yè)現(xiàn)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(chǎn)權的、基于以太網(wǎng)的工業(yè)控制網(wǎng)絡國家標準《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》,徹底改變了我國現(xiàn)場總線技術的研究開發(fā)所處的跟蹤研究和在技術上受制于人的現(xiàn)狀,對于發(fā)展我國自己的現(xiàn)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(nèi)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(yè)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(jīng)過實踐驗證為可靠的、簡單的以太網(wǎng)技術直接應用于工業(yè)現(xiàn)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(xiàn)狀,推動我國儀器儀表產(chǎn)業(yè)的跨越式發(fā)展;而且可以實現(xiàn)用以太網(wǎng)統(tǒng)一企業(yè)管理層、過程監(jiān)控層和現(xiàn)場設備層等工業(yè)企業(yè)綜合自動化系統(tǒng)的所有網(wǎng)絡層次(“E(Ethernet)網(wǎng)到底”),實現(xiàn)各層次間信息的無縫集成,從而可以大大促進我國傳統(tǒng)工業(yè)企業(yè)的信息化改造進程,走出一條“新型工業(yè)化道路”。