当前工业控制机技术的几个热点问题(2)

预计，到2005年，PC-BASED工业控制机将占市场份额50%以上。我国IPC市场(包括嵌入式控制器)十分活跃，和国际市场一样，IPC增长速度也是最快的，这是因为IPC能提供非常丰富的开放的硬件和软件平台，价格低廉，易于与其它信息技术集成。我国IPC厂商很多，主要有研祥、研华、凌华、磬仪、康泰克、康拓等等，在FCS、DCS、PLC、IPC、NC几大类之中，IPC的国产化是最高的，估计要不了多久，和PC机一样，IPC将主要是国产化产品的天下，特别是大陆产品的天下。

2.3管控一体化系统集成系统与软件随着Internet技术深入到企业管理和控制之中，控制系统与管理系统的结合成为必然，这使得工业自动化界渴望已久的管控一体化、工业企业信息化、基于网络的自动化的目标成为可能。管控一体化可以使企业选择到真正符合新经济时代的最佳解决方案，从而提高企业的生产效率，增强市场竞争能力。这就必须发展管控一体化的系统集成技术和系统。因此，自动化技术进入了一个新时代，其方向是，通过以太网和Web技术实现开放型分布式智能系统，基于以太网和TCP/IP协议的技术标准，提供模块化、分布式、可重用的自动化方案。其中，主要的方面是发展基于网络的工程化工业控制与管理软件。企业信息集成系统三层结构的中间层的应用软件系统，称之为工厂软件，包括实时数据库、历史数据库、数据发布、数据挖掘、模型计算、过程仿真、配方设计、运行优化、参数检测、偏差分析和故障诊断等内容。它向下可以为控制软件提供智能决策，向上可以为管理软件提供有价值的数据。

工厂软件系统的基础内容就是实时分布式数据库系统。工厂软件建立在实时数据库和关系数据库之上，定位在Internet/Web应用网络环境之上，由此，实现管控一体化。国家科技部2001年9月发布“过程自动化系统”专题中，将实时数据集成技术与过程控制技术、过程优化技术和流程工业生产计划与动态调度技术列为主要方向。而两项重点课题之一是：实时数据库及监控系统。其研究目标是：流程工业综合自动化的数据集成、大中型实时数据库及监控系统等核心技术，支持多种DCS、PLC、测控系统的实时数据库及监控系统。主要指标及要求之一是，支持主流DCS、FCS、数据采集设备的双向数据传输，提供OPC接口。

3、关于工业以太网

1999年南京年会上，本人在“现场总线技术已进入战国时代”的报告中，阐述了“异军突起，以太网进军工业自动化”的观点，与会同行们曾热烈讨论。三年过去了，工业以太网技术已经取得了很大进展，成为现场总线中的主流技术和焦点，国际上有多个组织在从事其标准化工作。我国在工业以太网方面起步不晚，特别是浙大中控等单位已做了大量工作，取得了阶段性成果，开发出基于以太网技术的现场通信模块和部分现场设备原型，在国内首先提出了EPA网络通信技术，在工业以太网的部分关键技术(如实时性、总线供电、远距离传输)等难题方面做出了出色成果。

国家科技部在2001年9月发布的“过程自动化系统”专题的两项重点课题之另一个就是：基于高速以太网技术的现场总线控制设备，其研究目标是：研究应用于工业控制现场的高速以太网关键技术，包括以太网通信实时性、总线供电、本质安全、可互操作性、远距离传输、抗干扰性和可靠性等。并研究开发基于以太网技术的现场设备、网络化控制系统和相应的系统软件。以太网技术是未来控制网络的最佳解决方案，以太网一直延伸到企业现场设备控制层(即一网到底)是控制网络发展的必然趋势。这已是许多专家的共识，施耐德的透明工厂是典型范例。

然而，在和不少同行的交流中，感到有几个问题需要提出来作简要讨论：(1)工业以太网不是仅仅指只有物理层和链路层的Ethernet，而是指基于Internet技术的以太网，即Ethernet+TCP/UDP/IP+应用层，这里，在传输层采用UDP比TCP协议更能满足实时性的要求;(2)不少文献上有如下说法：采用带有冲突检测的载波侦听多路访问协议(CSMA/CD)，以太网被认为是一种非确定性的网络，其实时性、确定性不好。但以太网发展到今天的交换式以太网时，该问题已经得到解决。对于上述问题如何解释呢?其一，“自动化博览”2002年增刊上，清华大学自动化系陈嘉、尔桂花的文章“自动化系统底层通信网络的以太网实现”中用数据做了解释：在100M时，一个时间槽slotTime=4.88微秒，在负载较轻时，冲突次数不会超过5次，这样，由于冲突产生的延迟时间可以控制在156微秒之内。因此可以认为，在轻负载运行下，以太网可以满足实时性要求，不确定性的冲突造成的冲突回退往往并不会产生过大的延迟时间。