关键词：EPA标准实时以太网标准化20世纪80年代中期产生的现场总线,将智能现场设备和自动化系统以全数字式、双向传输、多分支结构的通信控制网络连接,使工业控制系统向分散化、网络化和智能化发展成为可能,使工业控制系统的体系结构和功能结构产生重大变革。现场总线国际标准IEC61158经过16年的争论和斗争后,放弃了其制定单一现场总线标准的初衷,最终发布了包括8种(第三版修订后增加了两种类型,而成为10种类型)类型总线的国际标准。
关键词：
EPA标准 实时以太网 标准化
20世纪80年代中期产生的现场总 线,将智能现场设备和自动化系统以全数字式、双向传输、多分支结构的通信控制网络连接,使工业控制系统向分散化、网络化和智能化发展成为可能,使工业控制系统的体系结构和功能结构产生重大变革。
现场总线国际标准
IEC61
158经过
16年的争论和斗争后,放弃了其制定单一现场总线标准的初衷,最终发布了包括8种(第三版修订后增加了两种类型,而成为
10种类型)类型总线的国际标准。这说明各大总线各具特点、不可互相替代的局面得到世界工控界的认可。
但另一方面,随着互联网技术的发展,广大工控专家、制造商和用户也逐渐认识到,现场总线之所以没有能实现统一,除了它们的技术特色和背后支持的公司间的利益冲突外,还因为现场总线发展过程中,过多地强调了自动化网络的特殊性,忽视了信息技术的发展成果,致使现场总线技术、产品和应用发展缓慢。
与此同时,垄断了办公自动化领域网络通信的以太网技术,由于具有成本低、稳定性和可靠性高、应用广泛、软硬件资源丰富等诸多优点,无论是大型跨国企业还是中小型自动化企业,都在过程控制领域管理层和控制层等中上层网络通信中采用了以太网。事实证明,这些应用非常成功,更重要的是,通过一些实时通信增强措施,以太网可以满足工业数据通信的实时性要求,并可以直接向下延伸应用于工业现场设备间的通信。
一 为什么要制定实时以太网标准
众所周知,工业数据通信网络与信息网络不同,工业数据通信不仅要解决信号的互通和设备的互连,更需要解决信息的互通问题,即信息的互相识别、互相理解和互可操作。
所谓信号的互通,即两个需要互相通信的设备所采用的通信介质、信号类型、信号大小、信号的输入/输出匹配等几方面参数以及数据链路层协议符合同一标准,不同设备就能连接在同一网络上实现互连。如果仅仅实现设备互连,但没有统一的高层协议(如应用层协议),不同设备之间还不能相互理解、识别彼此所传送的信息含义,就不能实现信息互通,也就不可能实现开放系统之间的互可操作。互可操作性是指连接到同一网络上不同厂家的设备之间通过统一应用层协议进行通信与互用,性能类似的设备可以实现互换,它是工业数据通信网络区别于一般IT网络的重要特点。
对应于ISO/OSI开放系统互连模型,ISO/IEC8802-3只规定了以太网的物理层、数据链路层规范,而T
CP/
IP协议作为基于以太网“事实上”的标准,也只规定了网络层与传输层规范,其中网络层规定了基于IP的网络连接、维持和解除,即规定了基于IP的路由选择;而
TCP协议(包括UDP)则规定了开放系统之间的数据传送控制、收放确认、差错控制等。显然,仅仅采用以太网+TCP/IP协议是无法解决开放系统之间的信息互通问题。要解决基于以太网的工业现场设备之间的互可操作性问题,必须在以太网、TCP(UDP)/IP协议的基础上,制订统一并适用于工业现场控制的应用层服务和协议。至于ISO/OSI通信模型中的会话层、表示层等中间层次,为降低设备的通信处理负荷,可以省略,而在应用层直接定义与TCP/IP协议的接口。
二 实时以太网国际标准化
1. 范围
2003年5月,IEC发起一个针对实时以太网应用行规的新工作项目65C/306/NP“测量和控制数字数据通信——实时应用中基于ISO/IEC8802-3的通信网络行规”(以下简称实时以太网应用行规标准),其内容是：
