前言： 所謂工業(yè)以太網(wǎng)，一般來(lái)講是指技術(shù)上與商用以太網(wǎng)（即IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)）兼容，但在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，在材質(zhì)的選用、產(chǎn)品的強(qiáng)度、適用性以及實(shí)時(shí)性、可互操作性、可靠性、抗干擾性和本質(zhì)安全等方面能滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的需要。
1 工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
所謂工業(yè)以太網(wǎng)，一般來(lái)講是指技術(shù)上與商用以太網(wǎng)（即IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)）兼容，但在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，在材質(zhì)的選用、產(chǎn)品的強(qiáng)度、適用性以及實(shí)時(shí)性、可互操作性、可靠性、抗干擾性和本質(zhì)安全等方面能滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的需要。
隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與普及推廣，Ethernet技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展，Ethernet傳輸速率的提高和Ethernet交換技術(shù)的發(fā)展，給解決Ethernet通信的非確定性問(wèn)題帶來(lái)了希望，并使Ethernet全面應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域成為可能。目前工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1.1 通信確定性與實(shí)時(shí)性
工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)不同于普通數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的最大特點(diǎn)在于它必須滿足控制作用對(duì)實(shí)時(shí)性的要求，即信號(hào)傳輸要足夠的快和滿足信號(hào)的確定性。實(shí)時(shí)控制往往要求對(duì)某些變量的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確定時(shí)刷新。由于Ethernet采用CSMA/CD碰撞檢測(cè)方式，網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷較大時(shí)，網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牟淮_定性不能滿足工業(yè)控制的實(shí)時(shí)要求，因此傳統(tǒng)以太網(wǎng)技術(shù)難以滿足控制系統(tǒng)要求準(zhǔn)確定時(shí)通信的實(shí)時(shí)性要求，一直被視為非確定性的網(wǎng)絡(luò)。
然而，快速以太網(wǎng)與交換式以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，給解決以太網(wǎng)的非確定性問(wèn)題帶來(lái)了新的契機(jī)，使這一應(yīng)用成為可能。首先，Ethernet的通信速率從10M、100M增大到如今的1 000M、10G，在數(shù)據(jù)吞吐量相同的情況下，通信速率的提高意味著網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷的減輕和網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)的減小，即網(wǎng)絡(luò)碰撞機(jī)率大大下降。其次，采用星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，交換機(jī)將網(wǎng)絡(luò)劃分為若干個(gè)網(wǎng)段。Ethernet交換機(jī)由于具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)的功能，使各端口之間輸入和輸出的數(shù)據(jù)幀能夠得到緩沖，不再發(fā)生碰撞；同時(shí)交換機(jī)還可對(duì)網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾，使每個(gè)網(wǎng)段內(nèi)節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)的傳輸只限在本地網(wǎng)段內(nèi)進(jìn)行，而不需經(jīng)過(guò)主干網(wǎng)，也不占用其它網(wǎng)段的帶寬，從而降低了所有網(wǎng)段和主干網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷。再次，全雙工通信又使得端口間兩對(duì)雙絞線（或兩根光纖）上分別同時(shí)接收和發(fā)送報(bào)文幀，也不會(huì)發(fā)生沖突。因此，采用交換式集線器和全雙工通信，可使網(wǎng)絡(luò)上的沖突域不復(fù)存在（全雙工通信），或碰撞機(jī)率大大降低（半雙工），因此使Ethernet通信確定性和實(shí)時(shí)性大大提高。
1.2 穩(wěn)定性與可靠性
Ethernet進(jìn)入工業(yè)控制領(lǐng)域的另一個(gè)主要問(wèn)題是，它所用的接插件、集線器、交換機(jī)和電纜等均是為商用領(lǐng)域設(shè)計(jì)的，而未針對(duì)較惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境來(lái)設(shè)計(jì)（如冗余直流電源輸入、高溫、低溫、防塵等），故商用網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品不能應(yīng)用在有較高可靠性要求的惡劣工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中。
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，上述問(wèn)題正在迅速得到解決。為了解決在不間斷的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，在極端條件下網(wǎng)絡(luò)也能穩(wěn)定工作的問(wèn)題，美國(guó)Synergetic微系統(tǒng)公司和德國(guó)Hirschmann、Jetter AG等公司專門開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)了導(dǎo)軌式集線器、交換機(jī)產(chǎn)品，安裝在標(biāo)準(zhǔn)DIN導(dǎo)軌上，并有冗余電源供電，接插件采用牢固的DB-9結(jié)構(gòu)。臺(tái)灣四零四科技(Moxa Technologies)在2002年6月推出工業(yè)以太網(wǎng)產(chǎn)品—MOXA EtherDevice Server（工業(yè)以太網(wǎng)設(shè)備服務(wù)器），特別設(shè)計(jì)用于連接工業(yè)應(yīng)用中具有以太網(wǎng)絡(luò)接口的工業(yè)設(shè)備（如 PLC、HMI、DCS系統(tǒng)等）。
最近剛剛發(fā)布的IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)Ethernet的總線供電規(guī)范也進(jìn)行了定義。此外，在實(shí)際應(yīng)用中，主干網(wǎng)可采用光纖傳輸，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的連接則可采用屏蔽雙絞線，對(duì)于重要的網(wǎng)段還可采用冗余網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以此提高網(wǎng)絡(luò)的抗干擾能力和可靠性。
1.3 工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議
由于工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)不單單是一個(gè)完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ畔到y(tǒng)，而且還是一個(gè)借助網(wǎng)絡(luò)完成控制功能的自控系統(tǒng)。它除了完成數(shù)據(jù)傳輸之外，往往還需要依靠所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和指令，執(zhí)行某些控制計(jì)算與操作功能，由多個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)完成自控任務(wù)。因而它需要在應(yīng)用、用戶等高層協(xié)議與規(guī)范上滿足開(kāi)放系統(tǒng)的要求，滿足互操作條件。
對(duì)應(yīng)于ISO/OSI七層通信模型，以太網(wǎng)技術(shù)規(guī)范只映射為其中的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層；而在其之上的網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層協(xié)議，目前以TCP/IP協(xié)議為主（已成為以太網(wǎng)之上傳輸層和網(wǎng)絡(luò)層“事實(shí)上的”標(biāo)準(zhǔn)）。而對(duì)較高的層次如會(huì)話層、表示層、應(yīng)用層等沒(méi)有作技術(shù)規(guī)定。目前商用計(jì)算機(jī)設(shè)備之間是通過(guò)FTP（文件傳送協(xié)議）、Telnet（遠(yuǎn)程登錄協(xié)議）、SMTP（簡(jiǎn)單郵件傳送協(xié)議）、HTTP（WWW協(xié)議）、SNMP（簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議）等應(yīng)用層協(xié)議進(jìn)行信息透明訪問(wèn)的，它們?nèi)缃裨诨ヂ?lián)網(wǎng)上發(fā)揮了非常重要的作用。但這些協(xié)議所定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等特性不適合應(yīng)用于工業(yè)過(guò)程控制領(lǐng)域現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的實(shí)時(shí)通信。
為滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用要求，必須在Ethernet+TCP/IP協(xié)議之上，建立完整的、有效的通信服務(wù)模型，制定有效的實(shí)時(shí)通信服務(wù)機(jī)制，協(xié)調(diào)好工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)中實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)信息的傳輸服務(wù)，形成為廣大工控生產(chǎn)廠商和用戶所接收的應(yīng)用層、用戶層協(xié)議，進(jìn)而形成開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)。為此，各現(xiàn)場(chǎng)總線組織紛紛將以太網(wǎng)引入其現(xiàn)場(chǎng)總線體系中的高速部分，利用以太網(wǎng)和TCP/IP技術(shù)，以及原有的低速現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用層協(xié)議，從而構(gòu)成了所謂的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，如HSE、PROFInet、Ethernet/IP等。
(1) HSE(High Speed Ethernet，高速以太網(wǎng))
HSE是現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)在摒棄了原有高速總線H2之后的新作。FF現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)明確將HSE定位成實(shí)現(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)Internet的集成。由HSE鏈接設(shè)備將H1網(wǎng)段信息傳送到以太網(wǎng)的主干上并進(jìn)一步送到企業(yè)的ERP和管理系統(tǒng)。操作員在主控室可以直接使用網(wǎng)絡(luò)瀏覽器查看現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況�，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備同樣也可以從網(wǎng)絡(luò)獲得控制信息。
HSE在低四層直接采用以太網(wǎng)+TCP/IP，在應(yīng)用層和用戶層直接采用FF H1的應(yīng)用層服務(wù)和功能塊應(yīng)用進(jìn)程規(guī)范，并通過(guò)鏈接設(shè)備(Linking Device)將FF H1網(wǎng)絡(luò)連接到HSE網(wǎng)段上，HSE鏈接設(shè)備同時(shí)也具有網(wǎng)橋和網(wǎng)關(guān)的功能，它的網(wǎng)橋功能能用來(lái)連接多個(gè)H1總線網(wǎng)段，使不同H1網(wǎng)段上的H1設(shè)備之間能夠進(jìn)行對(duì)等通信而無(wú)需主機(jī)系統(tǒng)的干預(yù)。HSE主機(jī)可以與所有的鏈接設(shè)備和鏈接設(shè)備上掛接的H1設(shè)備進(jìn)行通信，使操作數(shù)據(jù)能傳送到遠(yuǎn)程的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，并接收來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控和報(bào)表功能。監(jiān)視和控制參數(shù)可直接映射到標(biāo)準(zhǔn)功能塊或者“柔性功能塊”(FFB)中。
(2) PROFInet
Profibus國(guó)際組織針對(duì)工業(yè)控制要求和Profibus技術(shù)特點(diǎn)，提出了基于以太網(wǎng)的PROFInet，它主要包含3方面的技術(shù)：① 基于通用對(duì)象模型(COM)的分布式自動(dòng)化系統(tǒng)；② 規(guī)定了Profibus和標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)之間的開(kāi)放、透明通信；③ 提供了一個(gè)包括設(shè)備層和系統(tǒng)層、獨(dú)立于制造商的系統(tǒng)模型。
PROFInet采用標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP+以太網(wǎng)作為連接介質(zhì)，采用標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP協(xié)議加上應(yīng)用層的RPC／DCOM來(lái)完成節(jié)點(diǎn)之間的通信和網(wǎng)絡(luò)尋址。它可以同時(shí)掛接傳統(tǒng)Profibus系統(tǒng)和新型的智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備�，F(xiàn)有的Profibus網(wǎng)段可以通過(guò)一個(gè)代理設(shè)備(proxy)連接到PROFInet網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，使整套Profibus設(shè)備和協(xié)議能夠原封不動(dòng)地在PROFInet中使用。傳統(tǒng)的Profibus設(shè)備可通過(guò)代理proxy與PROFInet上面的COM對(duì)象進(jìn)行通信，并通過(guò)OLE自動(dòng)化接口實(shí)現(xiàn)COM對(duì)象之間的調(diào)用。
(3) Ethernet/IP
Ethernet/IP（以太網(wǎng)工業(yè)協(xié)議）是主推ControlNet現(xiàn)場(chǎng)總線的Rockwell Automation公司對(duì)以太網(wǎng)進(jìn)入自動(dòng)化領(lǐng)域做出的積極響應(yīng)。Ethernet/IP網(wǎng)絡(luò)采用商業(yè)以太網(wǎng)通信芯片、物理介質(zhì)和星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用以太網(wǎng)交換機(jī)實(shí)現(xiàn)各設(shè)備間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，能同時(shí)支持10Mbps和100Mbps以太網(wǎng)商用產(chǎn)品，Ethernet/IP的協(xié)議由IEEE 802.3物理層和數(shù)據(jù)鏈路層標(biāo)準(zhǔn)、TCP/IP協(xié)議組和控制與信息協(xié)議CIP(Control Information Protocol)等3個(gè)部分組成，前面兩部分為標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)技術(shù)，其特色就是被稱作控制和信息協(xié)議的CIP部分。Ethernet/IP為了提高設(shè)備間的互操作性，采用了ControlNet和DeviceNet控制網(wǎng)絡(luò)中相同的CIP，CIP一方面提供實(shí)時(shí)I/O通信，一方面實(shí)現(xiàn)信息的對(duì)等傳輸，其控制部分用來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)I/O通信，信息部分則用來(lái)實(shí)現(xiàn)非實(shí)時(shí)的信息交換。
2 工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)與前景
由于以太網(wǎng)具有應(yīng)用廣泛、價(jià)格低廉、通信速率高、軟硬件產(chǎn)品豐富、應(yīng)用支持技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)，目前它已經(jīng)在工業(yè)企業(yè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中的資源管理層、執(zhí)行制造層得到了廣泛應(yīng)用，并呈現(xiàn)向下延伸直接應(yīng)用于工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)的趨勢(shì)。從目前國(guó)際、國(guó)內(nèi)工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展來(lái)看，目前工業(yè)以太網(wǎng)在制造執(zhí)行層已得到廣泛應(yīng)用，并成為事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。未來(lái)工業(yè)以太網(wǎng)將在工業(yè)企業(yè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的互連和信息集成中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用�？偟膩�(lái)說(shuō)，工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)將體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
2.1 工業(yè)以太網(wǎng)與現(xiàn)場(chǎng)總線相結(jié)合
工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的研究還只是近幾年才引起國(guó)內(nèi)外工控專家的關(guān)注。而現(xiàn)場(chǎng)總線經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展，在技術(shù)上日漸成熟，在市場(chǎng)上也開(kāi)始了全面推廣，并且形成了一定的市場(chǎng)。就目前而言，全面代替現(xiàn)場(chǎng)總線還存在一些問(wèn)題，需要進(jìn)一步深入研究基于工業(yè)以太網(wǎng)的全新控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，開(kāi)發(fā)出基于工業(yè)以太網(wǎng)的系列產(chǎn)品。因此，近一段時(shí)間內(nèi)，工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展將與現(xiàn)場(chǎng)總線相結(jié)合，具體表現(xiàn)在：
(1) 物理介質(zhì)采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)連線，如雙絞線、光纖等；
(2) 使用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)連接設(shè)備（如交換機(jī)等），在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)；
(3) 采用IEEE 802.3物理層和數(shù)據(jù)鏈路層標(biāo)準(zhǔn)、TCP/IP協(xié)議組；
(4) 應(yīng)用層（甚至是用戶層）采用現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用層、用戶層協(xié)議；
(5) 兼容現(xiàn)有成熟的傳統(tǒng)控制系統(tǒng)，如DCS、PLC等；
這方面比較典型的應(yīng)用有如法國(guó)施耐德公司推出“透明工廠”的概念，即將工廠的商務(wù)網(wǎng)、車間的制造網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的儀表、設(shè)備網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成暢通的透明網(wǎng)絡(luò)，并與Web功能相結(jié)合，與工廠的電子商務(wù)、物資供應(yīng)鏈和ERP等形成整體。
2.2 工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)直接應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間的通信已成大勢(shì)所趨
隨著以太網(wǎng)通信速率的提高、全雙工通信、交換技術(shù)的發(fā)展，為以太網(wǎng)的通信確定性的解決提供了技術(shù)基礎(chǔ)，從而消除了以太網(wǎng)直接應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間通信的主要障礙，為以太網(wǎng)直接應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間通信提供了技術(shù)可能。為此，國(guó)際電工委員會(huì)IEC正著手起草實(shí)時(shí)以太網(wǎng)(Real-time Ethernet, RTE)標(biāo)準(zhǔn)，旨在推動(dòng)以太網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域的全面應(yīng)用。針對(duì)這種形勢(shì)，以浙江大學(xué)、浙大中控、中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所、清華大學(xué)、大連理工大學(xué)、重慶郵電學(xué)院等單位，在國(guó)家“863”計(jì)劃的支持下，開(kāi)展了EPA(Ethernet for Plant Automation)技術(shù)的研究，重點(diǎn)是研究以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間通信的關(guān)鍵技術(shù)，通過(guò)研究和攻關(guān)，取得了以下成果：
(1) 以太網(wǎng)應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間通信的關(guān)鍵技術(shù)獲得重大突破。
針對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間通信具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、數(shù)據(jù)信息短、周期性較強(qiáng)等特點(diǎn)和要求，經(jīng)過(guò)認(rèn)真細(xì)致的調(diào)研和分析，采用以下技術(shù)基本解決了以太網(wǎng)應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間通信的關(guān)鍵技術(shù)：
① 實(shí)時(shí)通信技術(shù)
其中采用以太網(wǎng)交換技術(shù)、全雙工通信、流量控制等技術(shù)，以及確定性數(shù)據(jù)通信調(diào)度控制策略、簡(jiǎn)化通信棧軟件層次、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)微網(wǎng)段化等針對(duì)工業(yè)過(guò)程控制的通信實(shí)時(shí)性措施，解決了以太網(wǎng)通信的實(shí)時(shí)性。
�、� 總線供電技術(shù)
采用直流電源耦合、電源冗余管理等技術(shù)，設(shè)計(jì)了能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)供電或總線供電的以太網(wǎng)集線器，解決了以太網(wǎng)總線的供電問(wèn)題
�、� 遠(yuǎn)距離傳輸技術(shù)
采用網(wǎng)絡(luò)分層、控制區(qū)域微網(wǎng)段化、網(wǎng)絡(luò)超小時(shí)滯中繼以及光纖等技術(shù)解決以太網(wǎng)的遠(yuǎn)距離傳輸問(wèn)題。
④ 網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)
采用控制區(qū)域微網(wǎng)段化，各控制區(qū)域通過(guò)具有網(wǎng)絡(luò)隔離和安全過(guò)濾的現(xiàn)場(chǎng)控制器與系統(tǒng)主干相連，實(shí)現(xiàn)各控制區(qū)域與其他區(qū)域之間的邏輯上的網(wǎng)絡(luò)隔離。
�、� 可靠性技術(shù)
采用分散結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)、EMC設(shè)計(jì)、冗余、自診斷等可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)等，提高基于以太網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可靠性，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室EMC測(cè)試，設(shè)備可靠性符合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制要求。
(2) 起草了EPA國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
以工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間通信為目標(biāo)，以工業(yè)控制工程師（包括開(kāi)發(fā)和應(yīng)用）為使用對(duì)象，基于以太網(wǎng)、無(wú)線局域網(wǎng)、藍(lán)牙技術(shù)+TCP/IP協(xié)議，起草了“用于工業(yè)測(cè)量與控制系統(tǒng)的EPA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和通信標(biāo)準(zhǔn)”（草案），并通過(guò)了由TC124組織的技術(shù)評(píng)審。
(3) 開(kāi)發(fā)基于以太網(wǎng)的現(xiàn)場(chǎng)總線控制設(shè)備及相關(guān)軟件原型樣機(jī)，并在化工生產(chǎn)裝置上成功應(yīng)用。針對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制應(yīng)用的特點(diǎn)，通過(guò)采用軟、硬件抗干擾、EMC設(shè)計(jì)措施，開(kāi)發(fā)出了基于以太網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備，主要包括：基于以太網(wǎng)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通信模塊、變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)采集器、軟PLC等成果等。
在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的基于EPA的分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)在杭州某化工廠的聯(lián)堿碳化裝置上成功應(yīng)用，該系統(tǒng)自2003年4月投運(yùn)一直穩(wěn)定運(yùn)行至今。
2.3 發(fā)展前景
據(jù)美國(guó)權(quán)威調(diào)查機(jī)構(gòu)ARC(Automation Research Company)報(bào)告指出，今后Ethernet不僅繼續(xù)壟斷商業(yè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信和工業(yè)控制系統(tǒng)的上層網(wǎng)絡(luò)通信市場(chǎng)，也必將領(lǐng)導(dǎo)未來(lái)現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展，Ethernet和TCP/IP將成為器件總線和現(xiàn)場(chǎng)總線的基礎(chǔ)協(xié)議。美國(guó)VDC(Venture Development Corp.)調(diào)查報(bào)告也指出，Ethernet在工業(yè)控制領(lǐng)域中的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛，市場(chǎng)占有率的增長(zhǎng)也越來(lái)越快，將從2000年的11%增加到2005年的23%。
由于以太網(wǎng)有“一網(wǎng)到底”的美譽(yù)，即它可以一直延伸到企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制層，所以被人們普遍認(rèn)為是未來(lái)控制網(wǎng)絡(luò)的最佳解決方案，工業(yè)以太網(wǎng)已成為現(xiàn)場(chǎng)總線中的主流技術(shù)。
目前，在國(guó)際上有多個(gè)組織從事工業(yè)以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作，2001年9月，我國(guó)科技部發(fā)布了基于高速以太網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備研究項(xiàng)目，其目標(biāo)是：攻克應(yīng)用于工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)的高速以太網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，其中包括解決以太網(wǎng)通信的實(shí)時(shí)性、可互操作性、可靠性、抗干擾性和本質(zhì)安全等問(wèn)題，同時(shí)研究開(kāi)發(fā)相關(guān)高速以太網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)和系統(tǒng)軟件
