關(guān)鍵詞：EPA標準實時以太網(wǎng)標準化20世紀80年代中期產(chǎn)生的現(xiàn)場總線,將智能現(xiàn)場設備和自動化系統(tǒng)以全數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信控制網(wǎng)絡連接,使工業(yè)控制系統(tǒng)向分散化、網(wǎng)絡化和智能化發(fā)展成為可能,使工業(yè)控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和功能結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重大變革。現(xiàn)場總線國際標準IEC61158經(jīng)過16年的爭論和斗爭后,放棄了其制定單一現(xiàn)場總線標準的初衷,最終發(fā)布了包括8種(第三版修訂后增加了兩種類型,而成為10種類型)類型總線的國際標準。
關(guān)鍵詞：
EPA標準 實時以太網(wǎng) 標準化
20世紀80年代中期產(chǎn)生的現(xiàn)場總 線,將智能現(xiàn)場設備和自動化系統(tǒng)以全數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信控制網(wǎng)絡連接,使工業(yè)控制系統(tǒng)向分散化、網(wǎng)絡化和智能化發(fā)展成為可能,使工業(yè)控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和功能結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重大變革。
現(xiàn)場總線國際標準
IEC61
158經(jīng)過
16年的爭論和斗爭后,放棄了其制定單一現(xiàn)場總線標準的初衷,最終發(fā)布了包括8種(第三版修訂后增加了兩種類型,而成為
10種類型)類型總線的國際標準。這說明各大總線各具特點、不可互相替代的局面得到世界工控界的認可。
但另一方面,隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,廣大工控專家、制造商和用戶也逐漸認識到,現(xiàn)場總線之所以沒有能實現(xiàn)統(tǒng)一,除了它們的技術(shù)特色和背后支持的公司間的利益沖突外,還因為現(xiàn)場總線發(fā)展過程中,過多地強調(diào)了自動化網(wǎng)絡的特殊性,忽視了信息技術(shù)的發(fā)展成果,致使現(xiàn)場總線技術(shù)、產(chǎn)品和應用發(fā)展緩慢。
與此同時,壟斷了辦公自動化領(lǐng)域網(wǎng)絡通信的以太網(wǎng)技術(shù),由于具有成本低、穩(wěn)定性和可靠性高、應用廣泛、軟硬件資源豐富等諸多優(yōu)點,無論是大型跨國企業(yè)還是中小型自動化企業(yè),都在過程控制領(lǐng)域管理層和控制層等中上層網(wǎng)絡通信中采用了以太網(wǎng)。事實證明,這些應用非常成功,更重要的是,通過一些實時通信增強措施,以太網(wǎng)可以滿足工業(yè)數(shù)據(jù)通信的實時性要求,并可以直接向下延伸應用于工業(yè)現(xiàn)場設備間的通信。
一 為什么要制定實時以太網(wǎng)標準
眾所周知,工業(yè)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡與信息網(wǎng)絡不同,工業(yè)數(shù)據(jù)通信不僅要解決信號的互通和設備的互連,更需要解決信息的互通問題,即信息的互相識別、互相理解和互可操作。
所謂信號的互通,即兩個需要互相通信的設備所采用的通信介質(zhì)、信號類型、信號大小、信號的輸入/輸出匹配等幾方面參數(shù)以及數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議符合同一標準,不同設備就能連接在同一網(wǎng)絡上實現(xiàn)互連。如果僅僅實現(xiàn)設備互連,但沒有統(tǒng)一的高層協(xié)議(如應用層協(xié)議),不同設備之間還不能相互理解、識別彼此所傳送的信息含義,就不能實現(xiàn)信息互通,也就不可能實現(xiàn)開放系統(tǒng)之間的互可操作�；タ刹僮餍允侵高B接到同一網(wǎng)絡上不同廠家的設備之間通過統(tǒng)一應用層協(xié)議進行通信與互用,性能類似的設備可以實現(xiàn)互換,它是工業(yè)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡區(qū)別于一般IT網(wǎng)絡的重要特點。
對應于ISO/OSI開放系統(tǒng)互連模型,ISO/IEC8802-3只規(guī)定了以太網(wǎng)的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)范,而T
CP/
IP協(xié)議作為基于以太網(wǎng)“事實上”的標準,也只規(guī)定了網(wǎng)絡層與傳輸層規(guī)范,其中網(wǎng)絡層規(guī)定了基于IP的網(wǎng)絡連接、維持和解除,即規(guī)定了基于IP的路由選擇;而
TCP協(xié)議(包括UDP)則規(guī)定了開放系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳送控制、收放確認、差錯控制等。顯然,僅僅采用以太網(wǎng)+TCP/IP協(xié)議是無法解決開放系統(tǒng)之間的信息互通問題。要解決基于以太網(wǎng)的工業(yè)現(xiàn)場設備之間的互可操作性問題,必須在以太網(wǎng)、TCP(UDP)/IP協(xié)議的基礎(chǔ)上,制訂統(tǒng)一并適用于工業(yè)現(xiàn)場控制的應用層服務和協(xié)議。至于ISO/OSI通信模型中的會話層、表示層等中間層次,為降低設備的通信處理負荷,可以省略,而在應用層直接定義與TCP/IP協(xié)議的接口。
二 實時以太網(wǎng)國際標準化
1. 范圍
2003年5月,IEC發(fā)起一個針對實時以太網(wǎng)應用行規(guī)的新工作項目65C/306/NP“測量和控制數(shù)字數(shù)據(jù)通信——實時應用中基于ISO/IEC8802-3的通信網(wǎng)絡行規(guī)”(以下簡稱實時以太網(wǎng)應用行規(guī)標準),其內(nèi)容是：
