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案例頻道現場總線的出現導致了傳統工業控制系統結構的變革，使控制系統走向信息化、網絡化、數字化、智能化、分散化，形成新型的網絡集成式全分布式控制系統——現場總線控制系統。
現場總線優越性的精髓在于設備充分的信息化給控制診斷和管理帶來的好處，但多種標準并存的局面在某種程度上阻礙了現場總線的發展。雖然國際電工技術委員會/國際標準協會（IEC/ISA）從1984年就著手開始制定現場總線的標準，但是至今統一的標準仍未完成，而是出現了各種總線共存的局面。眾多的現場總線往往使用戶在選擇中無所適從，而多種現場總線互不兼容，不同公司的控制器之間不能實現相互高速的實時數據傳輸，也使用戶在使用中面臨種種問題。
這些問題的存在，導致了近年來一些標準相互之間的集成，其中最為代表性的就是艾默生過程管理與西門子自動化與驅動集團(A&D)宣布將共同擴充系統接口以擴展各自系統支持國際現場總線標準能力。
而這一技術的實現是基于系統集成技術的發展。在OPC(過程控制的對象鏈接嵌入)、EDDL和FDT(關于互操作性)、IEC61131-3(關于組態)三個標準推動下， 2003年發布了ISO15745標準，它解決了系統集成的應用需求和接口兩個基本問題，該標準全稱為：工業自動化系統和系統集成——開放系統應用集成框架，分為4部分：通用參改描述、以ISO11898標準為基礎的控制系統的參改描述、以IEC61158標準為基礎的控制系統的參改描述、以以太網標準為基礎的控制系統的參改描述。第一部分提出了開放系統的應用集成框架(AIF，Application Integration Framework)，它定義了一些元素和規則，構成集成模型來表示應用需求，并開發應用互操作專用規范AIP，這個AIP是接口規范的表示形式，并要求開發AIP時，應用UML、XML等來描述和表達。這些對系統集成技術發展起到了里程碑式作用。將EDDL與OPC UA相結合用于數據交換是現場總線基金會，HART通訊基金會及PROFIBUS Nutzerorganisation總線技術協會推薦采用方式。該項技術優點將EDDL連續應用于數據描述及傳遞數據到用戶接口。EDDL還用于OPC服務器和OPC客戶應用程序信息交換，實現了操作系統及其變量相對獨立。目前各種相關的集成技術仍在發展當中，這對于現場總線的未來發展無疑具有正面意義。
工業以太網，一網到底？
現場總線的另一缺憾在于在工廠生產過程當中，現場總線控制系統與上層ERP系統之間信息傳輸的困難，因為兩者的數據格式不同，數據的運行環境也不同。這無疑促進了工業以太網近年來的快速發展，據業內著名的市場調查公司ARC Group針對工業以太網市場提供的報告稱，2002～2007年間，每年的工業網絡接口遞增率高達84%!而2003～2008年間，與工業以太網緊密相關的DCS產品和PLC產品的市場容量年增長率分別達到15%和14%。隨著交換網絡通信技術的產生和發展，工業以太網技術正在快速地進入工業應用場合。工業以太網能夠否取代現場總線喧囂一時，至今，工業以太網能否在企業內部現場層上獲得應用，從而實現企業ERP（企業資源規劃）、MES（制造執行系統），PCS（過程控制系統）層再往下到現場層真正的“一網到底”仍是業內最為關注的熱點。
作為當今世界上最流行也最成熟的網絡技術，以太網具有價格低、速度高、易于組網等優點，并且易于與Internet連接。絕大多數操作系統(Windows、Unix) 和大多數網絡系統都支持以太網的通信協議。而工業以太網也有一定的局限性。其應用在工業環境中，最首要的問題就是以太網的信道分配方式采用CSMA/ CD 協議，適合于突發性數據的傳輸，不具有實時性。在重負荷的情況下，沖突不可避免，嚴重時會引起系統癱瘓。為了將以太網應用到工業現場，國內外許多公司和研究機構都在進行各種嘗試，試圖對現有的以太網進行改進，并建立新的通信協議模型。需求驅動技術發展，“實時以太網技術”的研發成功無疑對于工業以太網的發展具有里程碑的意義。
但無可否認，工業以太網在工廠現場層應用當中，仍存在某些問題。首先，統一的網絡結構也因為整體的網絡透明度帶來了網絡安全的風險，另一方面，對于過程控制領域的工業以太網應用來說，目前亟待解決的問題就是防爆保護。現在已經有支持Ex-Zone 2的交換機。 然而，業內人士認為實現Ex-Zone 1的要求才是以太網深入進現場層的關鍵。用戶需要的是所謂本質安全的交換機，在保證以太網高速的同時，兼具本質安全的特性是這項技術的挑戰所在。相信能夠解決這一問題，工業以太網在過程戰所在。相信能夠解決這一問題，工業以太網在過程自動化領域中將扮演更加舉足輕重的角色。
無線，是主流還是補充？
繼現場總線、工業以太網之后，無線通訊技術成為工業通訊領域中最引人關注的熱點技術。采用無線網絡技術可實現更快的安裝，無需重新配置即可進行物理移位，通過消除線纜及降低安裝成本能大大節約資金，并避免了大多數工廠環境中天羅地網般連線的混亂局面。
目前眾多自動化公司都已推出面向各種應用的工業無線產品，最為代表性的就是艾默生與霍尼韋爾。艾默生的智能無線解決方案結合了創新的自組織無線網絡技術，能夠實現無線網關功能的行業領先的Rosemount測量變送器，以及AMS. Suite設備管理組合中的智能設備管理系統預測維護軟件。它們都可以與DeltaV和Ovation自動化系統或是工廠原有的老式系統進行無縫集成。艾默生ROC800 系列遠程操作控制器是智能無線解決方案的最新產品，它將自組織無線網絡的應用領域擴展到了遠程生產和管線輸送領域。霍尼韋爾的OneWireless多功能無線網絡同時支持多種工業協議與應用，提供了一種易于管理并且高效運行的單一無線網絡。其工業無線網絡解決方案OneWireless更新版本實現與ISA100.11a工業無線通訊標準兼容，是過程控制行業首個符合ISA100硬件標準的無線網狀網絡。
無線技術發展勢頭迅猛，但雖然其可靠性、抗干擾性等問題隨著技術的發展已經得到業內很多專家的認可，但無線技術的應用還需考慮其他無線網絡所獨有的全新因素，如電源管理、介質訪問控制層沖突如何避免等問題。同時，無線標準的同樣不統一是否能使其重蹈現場總線的覆轍也是需要時間檢驗的問題。另一方面，工業無線技術目前的應用還大多作為有線網絡的一種補充，應用于有線網絡難以實現的數據傳輸當中。安全高效的生產是用戶永遠的首要追求目標，工業控制要求強大可靠的數據傳輸，而以往這一切都是依靠有線網絡來實現的，要讓用戶能夠全然接受無線通訊這一新的方式，而替換掉現有有線網絡，成為工業網絡中的主流技術，相信還有很長的一段路要走。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號