2016-10-21 16:13:23 |人围观 |
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以太网+TCP/IP作为办公网、商务网在IT行业中独霸天下，其技术特点主要适合信息管理、信息处理系统。但为什么近年来会逐步向自动化行业发展，形成与现场总线技术竞争的局面？回顾近年来自动化技术的发展, 可以了解到其中的原委。
（1） 自动化技术从单机控制发展到工厂自动化FA，发展到系统自动化
近年来，自动化技术发展使人们认识到，单纯提高生产设备单机自动化水平，并不一定能给整个企业带来好的效益；因此，企业给自动化技术提出的进一步要求是：将整个工厂作为一个系统实现其自动化，目标是实现企业的最佳经济效益。因此，有了现代制造自动化模型，见图2。所以说自动化技术由单机自动化发展到系统自动化。
<现代制造自动化模>
自动化技术从单机控制向工厂自动化FA、系统自动化方向发展。制造业对自动化技术提出了数字化通信及信息集成的技术的要求;即要求应用数字通信技术实现工厂信息纵向的透明通信。
（2）工厂底层设备状态及生产信息集成、车间底层数字通信网络是信息集成系统的基础
为满足工厂上层管理对底层设备信息的要求, 工厂车间底层设备状态及生产信息集成是实现全厂FA/CIMS的基础。见图3: 工厂自动化信息网络分层结构：工厂管理级、车间监控级、现场设备级
<工厂自动化信息网络分层结构：工厂管理级、车间监控级、现场设备级 >
(3) 现场总线技术的产生
现场总线(FieldBus)是工厂底层设备之间的通信网络，是计算机数字通信技术在自动化领域的应用,为车间底层设备信息及生产过程信息集成提供了通信技术平台.图4是工厂底层应用现场总线技术实现了全厂信息纵向集成的透明通信,即从管理层到自动化底层的数据存取.
<工厂底层应用现场总线技术实现了全厂信息纵向集成的透明通信>
(4) 现场总线国际标准之一ROFIBUS技术
ROFIBUS技术是1987年由Siemens公司等13家企业和5家研究机构联合开发；1989年批准为德国工业标准DIN 19245（PROFINUS-FMS/-DP）；1996年批准为欧洲标准EN 50170 V.2 (PROFIBUS-FMS/-DP)；1999年PROFIBUS成为国际标准 IEC 61158 的组成部分(Type III).
PROFIBUS技术为设备层提供了PROFIBUS-DP和-PA技术，为车间层提供了PROFIBUS-FMS技术,见图5。
►PROFIBUS-DP是设备层现场总线, 用于控制器(如plc、PC、NC)与现场控制设备（如驱动器、检测设备、hmi等）之间的通信总线；
►设备层现场总线技术具有高速（12M）、实时、确定、可靠特点（如-DPV2可用于运动控制），传输的数据量相对较小。
►PROFIBUS-PA也是设备层总线，具有IEC61158-2的物理层，可实现总线供电，并有本质安全技术。
►PROFIBUS-FMS车间级现场总线，主要用于车间级设备监控。主要完成车间生产设备状态及生产过程监控、车间级生产管理、车间底层设备及生产信息集成。车间级现场总线具有传输数据量大、应用层信息规范完整等特点，对网络实时性要求不高。
（5）国际现场总线技术标准IEC61158
根据现场总线技术概念，面对自动化行业千变万化的现场仪表设备，要实现不同厂家不同种类产品的互连，现场总线技术标准化工作至关重要。为此， 国际IEC委员会于1984年提出制定现场总线技术标准IEC1158（即IEC61158）。
A． IEC 61158目标：IEC1158的目标是制定面向整个工业自动化的现场总线标准。为此，根据不同行业对自动化技术的需求不同，将自动化技术分为五个不同的行业；见图6：IEC1158的目标。IEC61158是要制定出一部满足工业自动化五大行业不同应用需求的现场总线技术标准。
B．妥协的结果
经过十几年的努力，1998年，对IEC 61158 （TS）进行投票。由于IEC 61158 （TS）只包含了Process Control部分，因此，IEC 61158 （TS）没有通过投票，自动化行业期待了十多年的统一的现场总线技术标准的努力失败。1999年12月，IEC61158放弃了原有设想，通过妥协方案，即： 以IEC 61158 （TS）+ Add.Protocols作为IEC61158技术标准的方案；其中Add.Protocols包含Control Net、PROFIBUS、P-Net、FF HSE、Swift Net、WorldFIP和Interbus总线。
自动化行业将面临一个多种总线技术标准并存的现实世界。
C．IEC 61158发展历程给我们的启示
面对当今以太网在自动化领域的应用潮流，IEC 61158发展历程至少给了我们两点启示，这对我们能够清醒面对现实颇有好处：I、工业自动化技术应用于各行各业，使用一种现场总线技术不可能满足所有行业的技术要求；现场总线不同于计算机网络，人们将会面对一个多种总线技术标准共存的现实世界。II、技术发展很大程度上受到市场规律、商业利益的制约；技术标准不单是一个技术规范，也是一个商业利益的妥协产物。
（6）以太网进入自动化领域
IEC61158制定统一的现场总线技术标准努力的失败，使一部分人自然转向了在IT行业已经获得成功的以太网技术。因此，现场总线标准之争，给了以太网进入自动化领域一个难得的机会。积极推进这种技术概念的如法国施耐德公司，面向工厂自动化提出了基于以太网+TCP/IP的解决方案，称之为“透明工厂”。望文生义可以理解为：“协议规范统一，信息透明存取”。 施耐德公司是将以太网技术引入工厂设备底层，广泛取代现有现场总线技术的积极倡导者和实践者，已有一批工业级产品问世和实际应用。
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