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      應時而生 順勢而變

      發布日期:2022-07-14 點擊率:25

        筆者對工業網絡廠商的接觸并不多,然而,就接觸過的廠商來說,都傳遞出這樣一個信息,即工業以太網的前景依舊開闊,但是并不會完全取代現場總線,而無線網絡技術的應用則是未來工業網絡技術發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的。一個技術的產生、發展甚或消亡也不例外。到現在,過程控制的世界里已經匯聚了DCS,現場總線,以太網以及新生的無線網絡。多種技術能夠共存,究其原因,便是沒有哪一家技術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提升自己,以便繼續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,而過程控制技術也成為這個時代的標志性技術之一。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PCS(Pneumatic Control System),成為了第一代過程控制體系結構,其后,經歷了ACS(Analogous Control System)時代,CCSComputer Control System)時代,和80年代的DCS(Distributed Control System,分布式控制系統)。到90年代,現場總線技術(Fieldbus)又應時而生。并且憑借分布、開放、互聯、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的主導地位。

      1984年國際電工技術委員會/國際標準協會(IEC/ISA)就著手開始制定現場總線的標準,但是由于各個國家各個公司的利益之爭,至今統一的標準仍未完成,而是出現了各種總線協調共存的局面。應該說,現場總線的出現確實給工業自動化帶來一場深層次的革命,但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,以及信息網絡存在協議上的鴻溝導致 “自動化孤島”的出現,促使人們開始尋求新的出路。

        正是在這個時候,傳統上用于辦公室和商業的以太網卻悄悄地進入了控制領域。近來以太網更是發展迅速,引人注目,甚至有人預言工業以太網會逐漸取代現場總線技術。究其原因,便是工業以太網彌補了現場總線在通信上的不足。現在,以西門子為先鋒,工業自動化的廠商又開啟了無線網絡傳輸的時代。

      DCS即將被FCS所取代,然而時至今日,DCS仍然具有相當的生命力。縱觀過程控制系統的發展過程,任何一種新的技術的出現都是針對舊的技術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主導地位,而在另一方面,原有的技術也并不會因此而退出舞臺,而是在不斷的吸收新的技術以求繼續生存和發展。

        DCS為例,受網絡通信技術、計算機硬件技術、嵌入式系統技術、現場總線技術、各種組態軟件技術、數據庫技術等等信息技術發展的影響,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系統的技術水平,并不斷地豐富其內容。其中以Honeywell 公司的Experion PKS(過程知識系統)、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)和ABB公司的 Industrial IT 系統為標志的新一代DCS 已經形成。

      AR報告指出,今后Ethernet不僅繼續壟斷商業計算機網絡通信和工業控制系統的上層網絡通信市場,也必將領導未來現場總線的發展,Ethernet和TCP/IP將成為器件總線和現場總線的基礎協議。美國VDC在早期的調查報告也指出,Ethernet在工業控制領域中的應用將越來越廣泛,市場占有率的增長也越來越快。

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

        綜上所述,工業以太網即將進入現場控制級。但另一方面,已有的DCS,FCS,還是以太網或無線網路,都不會簡單的退出歷史的舞臺,而是繼續吸收新的技術,順勢而變,在市場中占據一席之地。

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