基于高速以太网的现场总线控制设备,是浙大中控技术有限公司研制成功的重要科技成果,是我国工业自动化仪表与控制系统领域的重大科技进展。

　　一、项目基本情况

　　该项目针对目前多种现场总线并存、无法统一和混用的局面,通过关键技术的研究,将以太网等COTS(Commercial Off-The-Shelf)通信技术直接应用于工业现场设备间的通信。

　　项目总体进展有三个方面:

　　(1)解决了以太网应用于工业现场设备间的通信实时,性、总线供电、互可操作、网络可用性、远距离传输、可靠性等关键技术;

　　(2)主持制定了我国第一个拥有自主知识产权的工业控制网络国家标准《用于工业测量与控制系统的EPA系统结构和网络通信标准》,并参加了现场总线国际标准IEC61158、IEC61784的制定;

　　(3)原创性的开发了基于EPA的变送器、执行机构、现场控制器及其分布式网络控制系统,并在工业生产装置上得到成功试用。

　　二、项目创新性与成熟度

　　该项目的创新主要有二,一是解决了工业以太网关键技术,直接将商用计算机通信领域广泛应用的以太网直接应用于工业现场设备间的通信,原创性的开发了基于EPA的系列变送器、执行机构、现场控制器、带网络冗余供电的工业以太网集线器等现场设备,以及基于EPA的监态软件、监控软件、设备管理软件等,开发了基于EPA的发布式网络控制系统,并首次在现场成功试用。

　　其二,通过一年多的努力,起草完成了《用于工业测量与控制系统的EPA系统结构和网络通信标准》(以下简称《PA标准》)(第一版)的制定,并于2002年12月9日~12日在杭州召开由“全国工业测量与控制标准化技术委员”(TC124)组织的技术鉴定。评审委员会认为,“《EPA标准》以工业以太网的现场应用为目标,面向控制工程师,思路新颖、起点高、创新性强,填补国内该领域研究的空白,将成为我国拥有自主知识产权的工业控制网络技术,在应用层协议、设备描述等关键技术方面,具有独创性,达到国际先进水平。”与此同时,项目组成员冯冬芹副教授已被国际电工委员会接收成为IEC/TC65/JWG15、WG1其专家组成员,参与现场总线国际标准IEC61158(第三版)、现场总线行规IEC61784、企业控制系统集成IEC/ISO62264等国际标准的制定。

　　三、社会经济效益、对产业的影晌

　　国际现场总线IEC61158的出台,宣告了多种现场总线并存的局面已经形成,由于不同现场总线互不兼容,难以实现透明信息互访,阻碍了先进技术的进一步推广应用。

　　在这种情况下,以太网却由于其具有全球的开放性、应用广泛、价格低廉、全球的软硬件支持、共享资源丰富等特点,不但基本垄断了商业领域的网络通信市场,而且在工业控制领域得到了大规模的应用,并有向下延伸直接应用于现场设备间通信的趋势。如美国权威调查机构ARC(Automation Research Company)报告指出,今后Ethernet和,ICPIP将成为器件总线和现场总线的基础协议,现场设备级以太网节点将从2002年的28.68万个增加到2003年超过606万个,年增长速度为84.1%;同时,美国VDC(Venture Development Crop.)调查报告也指出,以太网在工业控制领域中的市场占有率的增长也将从2000年11%增加到2005年23%。

　　为此,不仅各现场总线组织将以太网用于控制系统的中、上层的通信,而且还成立了工业以太网协会,工业自动化开放网络联合会LAONA、IDA小组、PowerLink小组等组织,致力于工业以太网关键技术的研究,将以太网直接应用现场设备级(field device)的通信。

　　总体而言,由于目前国际上关于应用于现场设备级的工业以太网的研究还刚刚开始,没有形成统一的工业以太网标准和成熟产品,我国与国外先进国家相比基本处于同一水平,差距很小。

　　该项目的研究紧紧抓住了这一难得机遇,基本解决了以太网应用于工业现场设备级通信的关键技术,并起草了我国第一个拥有自主知识产权的、基于以太网的工业控制网络国家标准《用于工业测量与控制系统的EPA系统结构和通信标准》,彻底改变了我国现场总线技术的研究开发所处的跟踪研究和在技术上受制于人的现状,对于发展我国自己的现场总线技术作出了具有里程碑式的作用。

　　目前,项目组已开展了与国内中科院沈阳自动化所、清华大学、大连理工大学、重庆邮电学院等单位的合作,另外如北京康拓、和利时、十维电信、上海自仪所等单位也纷纷表示了加入工作组的意向,这对于在全国工控行业推广应用EPA技术,打下了良好的基础。

　　通过本项目的研究,将经过实践验证为可靠的、简单的以太网技术直接应用于工业现场设备级的通信,不仅可以促进我国仪器仪表智能化改造,改变我国智能仪器仪表落后的现状,推动我国仪器仪表产业的跨越式发展;而且可以实现用以太网统一企业管理层、过程监控层和现场设备层等工业企业综合自动化系统的所有网络层次(“E(Ethernet)网到底”),实现各层次间信息的无缝集成,从而可以大大促进我国传统工业企业的信息化改造进程,走出一条“新型工业化道路”。