控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展及現(xiàn)狀

　?。?）系統(tǒng)的集成問題。由于實(shí)際應(yīng)用中一個(gè)系統(tǒng)很可能采用多種形式的現(xiàn)場(chǎng)總線,因此如何把工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無縫的集成,從而使整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)管控一體化,是關(guān)鍵環(huán)節(jié)?，F(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)在設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)布局時(shí),不僅要考慮各現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)的距離,還要考慮現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)之間的功能關(guān)系、信息在網(wǎng)絡(luò)上的流動(dòng)情況等。由于智能化現(xiàn)場(chǎng)儀表的功能很強(qiáng),因此許多儀表會(huì)有同樣的功能塊,組態(tài)時(shí)選哪個(gè)功能塊是要仔細(xì)考慮的;要使網(wǎng)絡(luò)上的信息流動(dòng)最小化。同時(shí)通信參數(shù)的組態(tài)也很重要,要在系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性與網(wǎng)絡(luò)效率之間做好平衡。

　?。?）存在技術(shù)瓶頸問題[2]。主要表現(xiàn)在：

　　a.當(dāng)總線電纜截?cái)鄷r(shí),整個(gè)系統(tǒng)有可能癱瘓。

　　用戶希望這時(shí)系統(tǒng)的效能可以降低,但不能崩潰,這一點(diǎn)目前許多現(xiàn)場(chǎng)總線不能保證。

　　b.本安防爆理論的制約?，F(xiàn)有的防爆規(guī)定限制總線的長(zhǎng)度和總線上負(fù)載的數(shù)量。這就是限制了現(xiàn)場(chǎng)總線節(jié)省線纜優(yōu)點(diǎn)的發(fā)揮。目前各國(guó)都在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線本質(zhì)安全概念（FISCO）理論加強(qiáng)研究,爭(zhēng)取有所突破。

　　C.系統(tǒng)組態(tài)參數(shù)過分復(fù)雜?，F(xiàn)場(chǎng)總線的組態(tài)

　　參數(shù)很多,不容易掌握,但組態(tài)參數(shù)設(shè)定得好壞,對(duì)系統(tǒng)性能影響很大。

4 以太控制網(wǎng)絡(luò)

　　控制網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,其基本趨勢(shì)是逐漸趨向于開放性、透明的通訊協(xié)議。上述出現(xiàn)的問題,根本原因在于現(xiàn)場(chǎng)總線的開放性是有條件的、不徹底的。以太網(wǎng)具有傳輸速度高、低耗、易于安裝和兼容性好等方面的優(yōu)勢(shì),由于它支持幾乎所有流行的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,所以在商業(yè)系統(tǒng)中被廣泛采用。近些年來,隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,以太網(wǎng)進(jìn)入了控制領(lǐng)域,形成了新型的以太網(wǎng)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。這主要是由于工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)向分布化、智能化控制方面發(fā)展,開放的、透明的通訊協(xié)議是必然的要求。目前的現(xiàn)場(chǎng)總線由于種類繁多,互不兼容,尚不能滿足這一要求。而以太網(wǎng)的TCP/IP協(xié)議的開放性使得在工控領(lǐng)域通訊這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)。

5 目前存在的問題

　　通常我們考慮將控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化，主要將網(wǎng)絡(luò)化與現(xiàn)場(chǎng)總線聯(lián)系在一起。目前在控制領(lǐng)域較有影響的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)有：FF、 LonWorks、 Profibus、 CAN 、 HART，以及RS485的總線網(wǎng)絡(luò)等?，F(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)己經(jīng)制定的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（（FF），其慢速總線標(biāo)準(zhǔn)Hl已得到通過成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，其高速總線標(biāo)準(zhǔn)H2還在制訂中。但是由于商業(yè)利潤(rùn)、技術(shù)壟斷等原因，目前現(xiàn)場(chǎng)總線產(chǎn)品仍然是百花齊放的局面，這對(duì)降低系統(tǒng)成本，擴(kuò)大應(yīng)用范圍產(chǎn)生不利影響。

　　以太網(wǎng)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，目前主流產(chǎn)品的速度己經(jīng)達(dá)到100Mbps，千兆以太網(wǎng)也己經(jīng)投入使用，其網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品和軟件發(fā)展速度很快。以太網(wǎng)以成本低、組網(wǎng)方便、軟硬件豐富、可靠性高等特點(diǎn)得到了廣泛的認(rèn)可。

　　Internet飛速發(fā)展的主要原因在于以太網(wǎng)和TCP/IP協(xié)議的廣泛應(yīng)用，TCP/IP協(xié)議是極其靈活的，幾乎所有的網(wǎng)絡(luò)底層技術(shù)都可用于傳輸TCP/IP的通信。應(yīng)用TCP/IP的以太網(wǎng)已經(jīng)成為最流行的分組交換局域網(wǎng)技術(shù)，同時(shí)也是最具開放性的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

　　由此，我們考慮將Internet及其相關(guān)技術(shù)集成到現(xiàn)有控制系統(tǒng)中，利用Internet上開放的、并且己經(jīng)成熟的技術(shù)對(duì)現(xiàn)有的控制系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，加快工業(yè)企業(yè)的信息一控制一體化進(jìn)程，不失為一種較為可行的問題解決方案。

6 總結(jié)

　　從目前趨勢(shì)來看,工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)毋庸置疑。但至少現(xiàn)在看來,它還難以完全取代現(xiàn)場(chǎng)總線,作為實(shí)時(shí)控制通信的單一標(biāo)準(zhǔn)。已有的現(xiàn)場(chǎng)總線仍將繼續(xù)存在,最有可能的是發(fā)展一種混合式控制系統(tǒng)[6]。