Keith Jones不是那種會(huì)拿著錘子去擰螺絲釘?shù)娜耍迷诠ぷ髦腥绾问褂谜_的方法。作為自控系統(tǒng)集成商Prism Systems有限公司（位于阿拉巴馬州）的總裁，Jones認(rèn)為在對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)中一些特殊部分配置合適的網(wǎng)絡(luò)時(shí)，不應(yīng)一味追求像Profibus或者ControlNet這樣大帶寬高容量的網(wǎng)絡(luò)，而可以選擇像AS-i這樣相對(duì)比較簡(jiǎn)單的底層網(wǎng)絡(luò)。
“你可以從這些較大容量的網(wǎng)絡(luò)得到更大帶寬，”Jones說(shuō)，“有時(shí)你確實(shí)需要這樣大的帶寬，但是有時(shí)采用一些簡(jiǎn)單低端的網(wǎng)絡(luò)會(huì)更有效。因而大多數(shù)情況下我們最終會(huì)采用多種網(wǎng)絡(luò)并存方式。”
可是，他也指出，總是會(huì)存在一個(gè)主干網(wǎng)，它將其他網(wǎng)絡(luò)綁定在一起。因此，它必須通過(guò)一種安全可靠的方式來(lái)處理不同種類(lèi)網(wǎng)絡(luò)在廠(chǎng)內(nèi)廠(chǎng)外之間的通訊。這需要各網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化組織與自動(dòng)化設(shè)備供應(yīng)商共同努力來(lái)實(shí)現(xiàn)這樣的結(jié)果：網(wǎng)絡(luò)配置安裝速度大大的加快了，大量的資金被節(jié)省下來(lái)，而同時(shí)網(wǎng)絡(luò)容量也與日俱增。
標(biāo)準(zhǔn)化組織響應(yīng)
不足為奇的是，多種網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的倡導(dǎo)者都認(rèn)為他們自己的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)是最適合作為主干網(wǎng)的。Profibus Trade Organization（PTO）的副主席Carl Henning指出，Profinet通過(guò)軟件代理服務(wù)器可以將不同種類(lèi)網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備集成在一起。這些代理服務(wù)器也可以看作翻譯器，通過(guò)它可使工程應(yīng)用中的不同品牌的硬件設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中被看作同一類(lèi)設(shè)備，這樣每個(gè)終端設(shè)備都知道它的通訊伙伴和相互關(guān)系以及要交互的信息。
“你可能真的不用去理會(huì)是什么牌子的控制器、哪種現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)、下一級(jí)系統(tǒng)由什么組成，因?yàn)?，通過(guò)代理處理以后對(duì)你來(lái)講一切都是透明的。站在一個(gè)使用者的角度上來(lái)看，這是一件多么美妙的事情?。 盚enning說(shuō)道。
設(shè)備制造商制造并維護(hù)這些代理設(shè)備，并通過(guò)XML設(shè)備描述語(yǔ)言來(lái)定義輸入、輸出以及其他需要的信息。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室的驗(yàn)證，PTO保證每一個(gè)代理設(shè)備都是符合標(biāo)準(zhǔn)的。因此，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可以看作是一些通過(guò)連線(xiàn)直接聯(lián)系在一起的部件。Henning說(shuō)：“由于大大降低了勞動(dòng)集約型的工程設(shè)計(jì)的工作量，自動(dòng)控制項(xiàng)目可以大大降低成本。”
Foundation Fieldbus（FF）技術(shù)開(kāi)發(fā)部主管David Glanzer指出，F(xiàn)F總線(xiàn)技術(shù)處理各種網(wǎng)絡(luò)的能力是不容忽視的。它在以太網(wǎng)上的通訊，是通過(guò)智能交換機(jī)來(lái)保證信息傳送到它們要去的目標(biāo)地址，而不是采用對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)以廣播的方式來(lái)完成?？刂茖拥耐ㄓ嶓w系架構(gòu)是建立在通訊速率為31.25kbit/s H1網(wǎng)段，和通訊速率為100Mbit/s的HSE（高速以太網(wǎng)）網(wǎng)段上的。通訊的管理采用OPC（OLE for Process Control）方式，并通過(guò)各自服務(wù)器來(lái)完成相互之間的對(duì)話(huà)。
“不同設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的集成，是通過(guò)在H1和HSE協(xié)議中都定義了的特殊的柔性功能模塊來(lái)完成的。通過(guò)柔性功能模塊可將外部設(shè)備節(jié)點(diǎn)映射成H1和HSE網(wǎng)段上的設(shè)備。Glanzer指出，這個(gè)概念正在延伸，“我們努力形成一個(gè)應(yīng)用軟件的通用接口?！彼f(shuō)道。
ODVA（Open DeviceNet Vendor Association）的執(zhí)行主席Katherine Voss提到了一個(gè)獨(dú)立媒介平臺(tái)，通用工業(yè)協(xié)議（CIP，Common Industrial Protocol）。她說(shuō)，通過(guò)這個(gè)平臺(tái)，可以將模型對(duì)象從較低的網(wǎng)絡(luò)層獨(dú)立出來(lái)，這樣通用工業(yè)協(xié)議就能實(shí)現(xiàn)對(duì)以太網(wǎng)和其他網(wǎng)絡(luò)間互聯(lián)互通，并提供了安全保證，運(yùn)動(dòng)控制，以及其他應(yīng)用。她解釋說(shuō)，ODVA正與其它對(duì)通用工業(yè)協(xié)議感興趣的合作伙伴共同推廣該協(xié)議，相信使用者將會(huì)從中獲益匪淺。
“通用工業(yè)協(xié)議允許用戶(hù)的公司跨越多種網(wǎng)絡(luò)集成I/O控制、設(shè)備配置、和數(shù)據(jù)采集等多項(xiàng)工作。”Voss說(shuō)道。
OPC Foundation的主席Thomas Burke先生指出，推動(dòng)各網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)作和互用性一直是他們的目標(biāo)。OPC參與了有關(guān)電子設(shè)備描述語(yǔ)言（EDDL）標(biāo)準(zhǔn)的推廣工作，利用EDDL技術(shù)我們能讓最終用戶(hù)對(duì)設(shè)備生產(chǎn)商所生產(chǎn)的超過(guò)1500萬(wàn)種設(shè)備和儀表進(jìn)行診斷、配置，并從中獲取實(shí)時(shí)的資產(chǎn)管理信息。OPC還積極推動(dòng)和協(xié)助開(kāi)發(fā)OPC統(tǒng)一體系架構(gòu)（OPC-UA）標(biāo)準(zhǔn)。
OPC-UA標(biāo)準(zhǔn)的提出，為OPC服務(wù)器與物理設(shè)備間信息發(fā)布和數(shù)據(jù)通訊提供了標(biāo)準(zhǔn)化的無(wú)縫連接。各設(shè)備供應(yīng)商應(yīng)當(dāng)在各自的設(shè)備中支持這種標(biāo)準(zhǔn)。這樣，通過(guò)OPC-UA就將能夠方便的尋找和瀏覽相關(guān)設(shè)備中復(fù)雜的信息了。通訊數(shù)據(jù)的交換將在這些設(shè)備和上層的應(yīng)用軟件間進(jìn)行。
Burke指出，用戶(hù)不可能愿意花時(shí)間編寫(xiě)代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)這些信息的交換的。“互用性關(guān)鍵在于協(xié)議的透明度，最終用戶(hù)從不同供應(yīng)商購(gòu)買(mǎi)產(chǎn)品，他們希望這些不同廠(chǎng)家的產(chǎn)品間的信息交換不需要進(jìn)行任何軟件編程就能夠完成?！彼f(shuō)道。
各有千秋
至于設(shè)備供應(yīng)商，他們以各種各樣的方式來(lái)滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò)集成的需要。Honeywell公司的Experion系列控制和IO產(chǎn)品的銷(xiāo)售經(jīng)理Tim Sweet先生非常推崇這種做法?！斑@些網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)都是通過(guò)一些參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的，而這些參數(shù)是相對(duì)獨(dú)立且互斥的?！彼f(shuō)道。
例如Profibus，他認(rèn)為Profibus是一種高傳輸速率、具有簡(jiǎn)單清晰的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的總線(xiàn)，與此相反，F(xiàn)F（Foundation Fieldbus）卻是一種具有復(fù)雜的數(shù)據(jù)和控制結(jié)構(gòu)、低數(shù)據(jù)傳輸率的總線(xiàn)，但Sweet認(rèn)為它們各有側(cè)重點(diǎn)并不是件壞事，他更希望看到的是不同的網(wǎng)絡(luò)有各自獨(dú)樹(shù)一幟的特點(diǎn)，而不是那種單一的包羅萬(wàn)象但毫無(wú)特點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)。
圖: 雖然多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議并存的情況還會(huì)繼續(xù)在工程應(yīng)用中遇到，但我們可以經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，利用目前已有的工具可以輕易地配置具有3-4 層結(jié)構(gòu)的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)模型。
像Honeywell公司這種為各種各樣的網(wǎng)絡(luò)提供主控系統(tǒng)的設(shè)備供應(yīng)商，它將面臨兩大挑戰(zhàn)。首先它要解決如何保證通訊的可靠性和安全性；其次，它要思考如何讓最終用戶(hù)十分簡(jiǎn)單方便地配置網(wǎng)絡(luò)。無(wú)論應(yīng)用于何種網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，它都應(yīng)該滿(mǎn)足以上的基本需求。
Invensys公司的過(guò)程控制系統(tǒng)架構(gòu)主管Alex Johnson認(rèn)為，不同的網(wǎng)絡(luò)都是為特定的應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)設(shè)計(jì)的，但每個(gè)都有其優(yōu)缺點(diǎn)。很多情況下，許多先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)并非都能應(yīng)用于新的現(xiàn)場(chǎng)。“這兒有很多已經(jīng)安裝好了的設(shè)備，就算是提出了再好的解決方案，也不可能取代這些設(shè)備?！盇lex Johnson說(shuō)道。
Sweet認(rèn)為現(xiàn)在來(lái)完成這兩個(gè)挑戰(zhàn)并不困難。一方面，有越來(lái)越多的工具可以用來(lái)橋接不同網(wǎng)絡(luò)；也可以通過(guò)第三方提供通訊協(xié)議棧來(lái)保證鏈接的安全性和可靠性。他同時(shí)指出，類(lèi)似EDDL的協(xié)議能夠提供更好的共用性，從而使主控系統(tǒng)能在不同網(wǎng)絡(luò)上與多種設(shè)備進(jìn)行通訊。此外，F(xiàn)DT組織的工作也在提高各網(wǎng)絡(luò)間的統(tǒng)一協(xié)調(diào)性方面頗有成效。
各標(biāo)準(zhǔn)間表現(xiàn)出緊密合作的態(tài)度的時(shí)間還不長(zhǎng)，像EDDL，僅有幾年的歷史。這種標(biāo)準(zhǔn)間的合作得以推廣的部分原因就是由于降低成本的需要，這也同時(shí)推動(dòng)了新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。
就Invensys公司而言，Johnson認(rèn)為解決的方案是對(duì)傳統(tǒng)的和智能的I/O，以及SCADA產(chǎn)品和智能設(shè)備的協(xié)議和總線(xiàn)，建立一整套標(biāo)準(zhǔn)接口。通過(guò)對(duì)物理和邏輯通訊層的標(biāo)準(zhǔn)化來(lái)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)的傳輸、報(bào)警和通知，以及系統(tǒng)的診斷和配置，所以每個(gè)應(yīng)用都能獲得標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)據(jù)。在利用FDT技術(shù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行配置和診斷時(shí)，也會(huì)涉及到軟件的標(biāo)準(zhǔn)化。Invensys公司也一直積極參與OPC-UA的發(fā)展工作，采用OPC-UA架構(gòu)支持在過(guò)程控制中提供Web服務(wù)。
其他設(shè)備供應(yīng)商也參與和支持這項(xiàng)工作。例如Emerson Process Management和Siemens Automation and Drives共同最近公布一項(xiàng)技術(shù)交換計(jì)劃，預(yù)定于2007年中期，Siemens和Emerson的控制產(chǎn)品都將同時(shí)支持FF和Profinet總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，這兩大產(chǎn)品集團(tuán)將努力實(shí)現(xiàn)EDDL與OPC-UA相結(jié)合以用于總線(xiàn)間數(shù)據(jù)交換。在兩大公司宣布共同努力的聲明的同時(shí)，Siemens A&D的董事Anton Huber指出這種整合將特別有利于混合型的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，他說(shuō)：“用戶(hù)可以在多種過(guò)程儀表中自由選擇那些具有適合相應(yīng)控制系統(tǒng)的接口的儀表。”
卷煙，光盤(pán)
這里有一些關(guān)于網(wǎng)絡(luò)如何在實(shí)際工作中集成使用的例子，例如在水廠(chǎng)，光盤(pán)制造廠(chǎng)以及卷煙廠(chǎng)。每個(gè)廠(chǎng)都有他們自己不同的要求，也都找到了獨(dú)特的且非常適用的解決方案。
位于美國(guó)東南部的一個(gè)水廠(chǎng)，通過(guò)200,000個(gè)服務(wù)站向方圓1,500平方公里的700,000個(gè)居民點(diǎn)供應(yīng)凈水并處理污水。它不僅要滿(mǎn)足日益增加的用水需求，還必須對(duì)不斷增加的污染物實(shí)施測(cè)試分析，目前已有了200多個(gè)這樣的實(shí)時(shí)監(jiān)控點(diǎn)。出于控制和上報(bào)的需求，該水廠(chǎng)安裝了一套Invensys DCS和一套無(wú)線(xiàn)SCADA網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)八個(gè)網(wǎng)絡(luò)集線(xiàn)器接收到從155個(gè)配置了Modbus協(xié)議的PLC現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)程站以900MHz頻率發(fā)出的無(wú)線(xiàn)信號(hào)時(shí)，23個(gè)應(yīng)用工作站也同時(shí)在T1線(xiàn)路上以TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通訊。
Invensys公司的Johnson先生指出，該水廠(chǎng)的控制系統(tǒng)需要的是可靠性，而不是冗余的實(shí)時(shí)控制。對(duì)于一些關(guān)鍵的工藝過(guò)程，例如酸堿度調(diào)整或加氯處理，必須獨(dú)立于現(xiàn)場(chǎng)的處理站或者泵站，但配置信息，歷史數(shù)據(jù)以及維護(hù)數(shù)據(jù)在23個(gè)工作站之間是共享的。通過(guò)DCS系統(tǒng)記錄下來(lái)的值與遠(yuǎn)方現(xiàn)場(chǎng)采集來(lái)的值之間的映射實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的軟件共享。這套控制裝置的優(yōu)點(diǎn)是能夠大大節(jié)約生產(chǎn)操作和報(bào)表上報(bào)的時(shí)間和成本。
PTO的Henning舉了一個(gè)使用不同廠(chǎng)家PLC控制器（包括Omron，Siemens，Sharp，Rockwell Automation和Mitsubishi）的光盤(pán)生產(chǎn)廠(chǎng)的例子。該廠(chǎng)以Profibus和DeviceNet作為的他們現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)。并通過(guò)代理服務(wù)器，在不同控制器之間進(jìn)行通訊，OPC服務(wù)器能夠準(zhǔn)確無(wú)誤通知某臺(tái)機(jī)器在生產(chǎn)流程中下一步何時(shí)該運(yùn)行和何時(shí)該停車(chē)。
“Profinet通過(guò)軟件代理服務(wù)器可以將不同種類(lèi)網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備集成在一起。這些代理服務(wù)器也可以看作翻譯器，通過(guò)它可使工程應(yīng)用中不同品牌的硬件設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中被看作同一類(lèi)設(shè)備。”
Carl Henning
Profibus Trade Organization
節(jié)約33%的工時(shí)
Henning指出，這樣可以節(jié)約33%工程耗時(shí)，提高故障檢修率，并把試車(chē)時(shí)間縮短到四周。由此可見(jiàn)，節(jié)約是可觀的。
最后，舉一個(gè)例子，這是Prism Systems公司的Jones非常熟悉的項(xiàng)目。一個(gè)雪茄自動(dòng)生產(chǎn)廠(chǎng)在最后緊急關(guān)頭邀請(qǐng)Prism Systems公司去挽救一個(gè)自動(dòng)控制項(xiàng)目。開(kāi)始時(shí)，擺在Prism Systems公司面前的是一大堆雜亂的PLC，而且已經(jīng)沒(méi)有時(shí)間把它們聯(lián)網(wǎng)起來(lái)。除了對(duì)一些已經(jīng)使用了AS-i和相似的低端網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)場(chǎng)外，Prism Systems公司對(duì)整個(gè)系統(tǒng)打算采用西門(mén)子公司的Profinet的解決方案。主數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的選擇很大程度上取決于軟件的實(shí)用性，實(shí)用的軟件能夠把工作簡(jiǎn)化。Jones解釋說(shuō)：“這樣能使目標(biāo)變得明確，而且可以將整個(gè)系統(tǒng)的通訊統(tǒng)一起來(lái)?！?BR>
“不同設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的集成，是通過(guò)
David Glazner Fieldbus Foundation
在Jones看來(lái)，不同供應(yīng)商提供的網(wǎng)絡(luò)和產(chǎn)品的混合使用是標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的自然產(chǎn)物?！斑@就是你要開(kāi)始使用開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)的原因之一，因?yàn)樗m合于使用多種不同設(shè)備供應(yīng)商所供產(chǎn)品的項(xiàng)目?！盝ones說(shuō)道。
翻譯：涂煊
（轉(zhuǎn)載）
