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现场总线，走向集成？

    现场总线的出现导致了传统工业控制系统结构的变革，使控制系统走向信息化、网络化、数字化、智能化、分散化，形成新型的网络集成式全分布式控制系统——现场总线控制系统。

    现场总线优越性的精髓在于设备充分的信息化给控制诊断和管理带来的好处，但多种标准并存的局面在某种程度上阻碍了现场总线的发展。虽然国际电工技术委员会/国际标准协会（IEC/ISA）从1984年就着手开始制定现场总线的标准，但是至今统一的标准仍未完成，而是出现了各种总线共存的局面。众多的现场总线往往使用户在选择中无所适从，而多种现场总线互不兼容，不同公司的控制器之间不能实现相互高速的实时数据传输，也使用户在使用中面临种种问题。

    这些问题的存在，导致了近年来一些标准相互之间的集成，其中最为代表性的就是艾默生过程管理与西门子自动化与驱动集团(A&D)宣布将共同扩充系统接口以扩展各自系统支持国际现场总线标准能力。

    而这一技术的实现是基于系统集成技术的发展。在OPC(过程控制的对象链接嵌入)、EDDL和FDT(关于互操作性)、IEC61131-3(关于组态)三个标准推动下， 2003年发布了ISO15745标准，它解决了系统集成的应用需求和接口两个基本问题，该标准全称为：工业自动化系统和系统集成——开放系统应用集成框架，分为4部分：通用参改描述、以ISO11898标准为基础的控制系统的参改描述、以IEC61158标准为基础的控制系统的参改描述、以以太网标准为基础的控制系统的参改描述。第一部分提出了开放系统的应用集成框架(AIF，Application Integration Framework)，它定义了一些元素和规则，构成集成模型来表示应用需求，并开发应用互操作专用规范AIP，这个AIP是接口规范的表示形式，并要求开发AIP时，应用UML、XML等来描述和表达。这些对系统集成技术发展起到了里程碑式作用。将EDDL与OPC UA相结合用于数据交换是现场总线基金会，HART通讯基金会及PROFIBUS Nutzerorganisation总线技术协会推荐采用方式。该项技术优点将EDDL连续应用于数据描述及传递数据到用户接口。EDDL还用于OPC服务器和OPC客户应用程序信息交换，实现了操作系统及其变量相对独立。目前各种相关的集成技术仍在发展当中，这对于现场总线的未来发展无疑具有正面意义。

工业以太网，一网到底？

    现场总线的另一缺憾在于在工厂生产过程当中，现场总线控制系统与上层ERP系统之间信息传输的困难，因为两者的数据格式不同，数据的运行环境也不同。这无疑促进了工业以太网近年来的快速发展，据业内著名的市场调查公司ARC Group针对工业以太网市场提供的报告称，2002～2007年间，每年的工业网络接口递增率高达84%!而2003～2008年间，与工业以太网紧密相关的DCS产品和PLC产品的市场容量年增长率分别达到15%和14%。随着交换网络通信技术的产生和发展，工业以太网技术正在快速地进入工业应用场合。工业以太网能够否取代现场总线喧嚣一时，至今，工业以太网能否在企业内部现场层上获得应用，从而实现企业ERP（企业资源规划）、MES（制造执行系统），PCS（过程控制系统）层再往下到现场层真正的“一网到底”仍是业内最为关注的热点。

    作为当今世界上最流行也最成熟的网络技术，以太网具有价格低、速度高、易于组网等优点，并且易于与Internet连接。绝大多数操作系统(Windows、Unix) 和大多数网络系统都支持以太网的通信协议。而工业以太网也有一定的局限性。其应用在工业环境中，最首要的问题就是以太网的信道分配方式采用CSMA/ CD 协议，适合于突发性数据的传输，不具有实时性。在重负荷的情况下，冲突不可避免，严重时会引起系统瘫痪。为了将以太网应用到工业现场，国内外许多公司和研究机构都在进行各种尝试，试图对现有的以太网进行改进，并建立新的通信协议模型。需求驱动技术发展，“实时以太网技术”的研发成功无疑对于工业以太网的发展具有里程碑的意义。

    但无可否认，工业以太网在工厂现场层应用当中，仍存在某些问题。首先，统一的网络结构也因为整体的网络透明度带来了网络安全的风险，另一方面，对于过程控制领域的工业以太网应用来说，目前亟待解决的问题就是防爆保护。现在已经有支持Ex-Zone 2的交换机。 然而，业内人士认为实现Ex-Zone 1的要求才是以太网深入进现场层的关键。用户需要的是所谓本质安全的交换机，在保证以太网高速的同时，兼具本质安全的特性是这项技术的挑战所在。相信能够解决这一问题，工业以太网在过程战所在。相信能够解决这一问题，工业以太网在过程自动化领域中将扮演更加举足轻重的角色。

无线，是主流还是补充？

             
         
  
    继现场总线、工业以太网之后，无线通讯技术成为工业通讯领域中最引人关注的热点技术。采用无线网络技术可实现更快的安装，无需重新配置即可进行物理移位，通过消除线缆及降低安装成本能大大节约资金，并避免了大多数工厂环境中天罗地网般连线的混乱局面。

    目前众多自动化公司都已推出面向各种应用的工业无线产品，最为代表性的就是艾默生与霍尼韦尔。艾默生的智能无线解决方案结合了创新的自组织无线网络技术，能够实现无线网关功能的行业领先的Rosemount测量变送器，以及AMS. Suite设备管理组合中的智能设备管理系统预测维护软件。它们都可以与DeltaV和Ovation自动化系统或是工厂原有的老式系统进行无缝集成。艾默生ROC800 系列远程操作控制器是智能无线解决方案的最新产品，它将自组织无线网络的应用领域扩展到了远程生产和管线输送领域。霍尼韦尔的OneWireless多功能无线网络同时支持多种工业协议与应用，提供了一种易于管理并且高效运行的单一无线网络。其工业无线网络解决方案OneWireless更新版本实现与ISA100.11a工业无线通讯标准兼容，是过程控制行业首个符合ISA100硬件标准的无线网状网络。

    无线技术发展势头迅猛，但虽然其可靠性、抗干扰性等问题随着技术的发展已经得到业内很多专家的认可，但无线技术的应用还需考虑其他无线网络所独有的全新因素，如电源管理、介质访问控制层冲突如何避免等问题。同时，无线标准的同样不统一是否能使其重蹈现场总线的覆辙也是需要时间检验的问题。另一方面，工业无线技术目前的应用还大多作为有线网络的一种补充，应用于有线网络难以实现的数据传输当中。安全高效的生产是用户永远的首要追求目标，工业控制要求强大可靠的数据传输，而以往这一切都是依靠有线网络来实现的，要让用户能够全然接受无线通讯这一新的方式，而替换掉现有有线网络，成为工业网络中的主流技术，相信还有很长的一段路要走。