應(yīng)時而生 順勢而變

　　筆者對工業(yè)網(wǎng)絡(luò)廠商的接觸并不多，然而，就接觸過的廠商來說，都傳遞出這樣一個信息，即工業(yè)以太網(wǎng)的前景依舊開闊，但是并不會完全取代現(xiàn)場總線，而無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用則是未來工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的另一個重要趨勢。

　　達爾文在《進化論》里提到，那些能夠生存下來的物種,并不是那些最強壯的,也不是那些最聰明的,而是那些對變化做出快速反應(yīng)的。一個技術(shù)的產(chǎn)生、發(fā)展甚或消亡也不例外。到現(xiàn)在，過程控制的世界里已經(jīng)匯聚了DCS，現(xiàn)場總線，以太網(wǎng)以及新生的無線網(wǎng)絡(luò)。多種技術(shù)能夠共存，究其原因，便是沒有哪一家技術(shù)的支持商愿意自動退出歷史的舞臺，而是不斷的吸收新的技術(shù)提升自己，以便繼續(xù)在市場上生存甚至壯大。

　　20世紀50年代，人類社會由機械時代邁入自動化時代，而過程控制技術(shù)也成為這個時代的標志性技術(shù)之一。50年前，基于3～15psi的氣動信號標準的基地式氣動控制儀表系統(tǒng)PCS（Pneumatic Control System），成為了第一代過程控制體系結(jié)構(gòu)，其后，經(jīng)歷了ACS（Analogous Control System）時代，CCS（Computer Control System）時代，和80年代的DCS（Distributed Control System，分布式控制系統(tǒng)）。到90年代，現(xiàn)場總線技術(shù)（Fieldbus）又應(yīng)時而生。并且憑借分布、開放、互聯(lián)、高可靠性的特點，而迅速取代了一對一單獨傳送信號，模擬信號精度低，易受干擾，且操作難，易失控的DCS的主導(dǎo)地位。

　　雖然早在1984年國際電工技術(shù)委員會/國際標準協(xié)會（IEC/ISA）就著手開始制定現(xiàn)場總線的標準，但是由于各個國家各個公司的利益之爭，至今統(tǒng)一的標準仍未完成，而是出現(xiàn)了各種總線協(xié)調(diào)共存的局面。應(yīng)該說，現(xiàn)場總線的出現(xiàn)確實給工業(yè)自動化帶來一場深層次的革命，但多種現(xiàn)場總線互不兼容，不同公司的控制器之間不能實現(xiàn)相互高速的實時數(shù)據(jù)傳輸，以及信息網(wǎng)絡(luò)存在協(xié)議上的鴻溝導(dǎo)致 “自動化孤島”的出現(xiàn)，促使人們開始尋求新的出路。

　　正是在這個時候，傳統(tǒng)上用于辦公室和商業(yè)的以太網(wǎng)卻悄悄地進入了控制領(lǐng)域。近來以太網(wǎng)更是發(fā)展迅速，引人注目，甚至有人預(yù)言工業(yè)以太網(wǎng)會逐漸取代現(xiàn)場總線技術(shù)。究其原因，便是工業(yè)以太網(wǎng)彌補了現(xiàn)場總線在通信上的不足?，F(xiàn)在，以西門子為先鋒，工業(yè)自動化的廠商又開啟了無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臅r代。

　　盡管若干年以前，就有人判定DCS即將被FCS所取代，然而時至今日，DCS仍然具有相當?shù)纳Α？v觀過程控制系統(tǒng)的發(fā)展過程，任何一種新的技術(shù)的出現(xiàn)都是針對舊的技術(shù)存在的缺陷而給出的解決方案，并在用戶需求和市場競爭等外部因素的推動下占據(jù)主導(dǎo)地位，而在另一方面，原有的技術(shù)也并不會因此而退出舞臺，而是在不斷的吸收新的技術(shù)以求繼續(xù)生存和發(fā)展。

　　以DCS為例，受網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、計算機硬件技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)、各種組態(tài)軟件技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等等信息技術(shù)發(fā)展的影響，以及用戶對先進的控制功能與管理功能需求的增加，各DCS廠商紛紛提升DCS系統(tǒng)的技術(shù)水平，并不斷地豐富其內(nèi)容。其中以Honeywell 公司的Experion PKS（過程知識系統(tǒng)）、Emerson 公司的PlantWeb (Emerson Process Management)、Foxboro公司的A2、橫河公司的R3（PRM-工廠資源管理系統(tǒng)）和ABB公司的 Industrial IT 系統(tǒng)為標志的新一代DCS 已經(jīng)形成。

　　而對于現(xiàn)場總線如何應(yīng)用以太網(wǎng)技術(shù)的研究也相當活躍，應(yīng)用以太網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)場總線發(fā)展的一個必然趨勢?？梢哉f，以太網(wǎng)技術(shù)的引入為現(xiàn)場總線的發(fā)展注入了新的活力，并將成為現(xiàn)場總線家族的新成員，從而豐富了現(xiàn)場總線標準族。據(jù)美國權(quán)威調(diào)查機構(gòu)AR報告指出，今后Ethernet不僅繼續(xù)壟斷商業(yè)計算機網(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，也必將領(lǐng)導(dǎo)未來現(xiàn)場總線的發(fā)展，Ethernet和TCP/IP將成為器件總線和現(xiàn)場總線的基礎(chǔ)協(xié)議。美國VDC在早期的調(diào)查報告也指出，Ethernet在工業(yè)控制領(lǐng)域中的應(yīng)用將越來越廣泛，市場占有率的增長也越來越快。

　　但是，并非每種現(xiàn)場總線都將被工業(yè)以太網(wǎng)總線所替代，如AS-i、CAN，這兩種現(xiàn)場總線就應(yīng)用于二位I/O傳感器/執(zhí)行器而言，無疑是最佳的(AS-i傳輸4位數(shù)據(jù)，且總線可帶電；CAN最多傳輸8個字節(jié))，還有一些專用總線，如SERCOS (用于數(shù)控，控制運動軸，為IEC61491國際標準)、Instabus(用于樓宇)，都有其專門的應(yīng)用領(lǐng)域，均不適宜于工業(yè)以太網(wǎng)。另外，在易燃、易爆等環(huán)境條件惡劣、可靠性要求很高的應(yīng)用場合，現(xiàn)場總線也是最佳的選擇。

（轉(zhuǎn)載）