合并网络

基思·琼斯不是那种会用锤子拧螺丝的人。他相信使用正确的工具来完成工作。对于自动化系统集成商Prism systems Inc.的总裁Jones来说，这意味着对于特定自动化和控制装置的某些部分来说，正确的网络不是像Profibus或ControlNet那样具有更大带宽和更大功能的网络。

汉克·霍根为《控制工程》撰写二六年八月一日

一目了然

网络的规模
简单的配置
更大的透明度
网络的家庭

基思·琼斯不是那种会用锤子拧螺丝的人。他相信使用正确的工具来完成工作。对于自动化系统集成商Prism systems Inc.的总裁Jones来说，这意味着对于特定自动化和控制装置的某些部分来说，正确的网络不是像Profibus或ControlNet那样具有更大带宽和更大功能的网络。相反，它可能是像ASi这样简单得多的东西。

琼斯说，在一些大型网络上，你可以获得更多的带宽。有时候你需要带宽。但是这些小型低端网络的简单性是很棒的。所以很多时候我们最终会使用多个网络。”

然而，他指出，总有一个主要的网络，将一切联系在一起。因此，它必须以一种安全的方式处理来自工厂内外的不同通信。各种网络标准的管理机构，以及自动化供应商，正在对这种需求做出反应。因此，安装速度更快，节省了大量资金，并且能力每天都在增加。

标准小组回应

毫不奇怪，各种标准的倡导者认为他们的网络品牌非常适合成为工厂的骨干。举例来说，Profibus贸易组织(PTO)副主任卡尔•亨宁指出，Profinet采用软件代理来帮助整合不同的网络和设备。这些代理充当翻译器，允许不同品牌的硬件在应用程序和终端用户之间看起来是一样的。

“你并不真正关心什么品牌的控制器，什么现场总线，下一个是什么东西。一切都是透明的，通过代理为你处理。所以从用户的角度来看，这就是它的美妙之处。

设备制造商创建并维护代理，代理是定义输入、输出和其他所需信息的XML文件。通过测试实验室，PTO证明每个代理都符合标准。因此，设备以组件的形式出现，这些组件可以通过图形连接在一起。亨宁说，通过避免劳动密集型编程，自动化项目的成本可以大大降低。

基金会现场总线在处理不同网络的能力方面也不甘落后，现场总线基金会技术开发主任David Glanzer指出。通信是通过以太网完成的，智能交换机确保消息到达它们应该到达的地方，而不是在整个网络上广播。该体系结构将控制级通信放在31.25 kbit/s网络(称为H1)和100 Mbit/s以太网- hse(用于高速以太网)上。管理通信通过OPC完成，服务器之间相互通信。

至于集成不同的设备和网络，则通过H1和HSE中灵活的特定于应用的块模型来完成。这种方法提供了一种将外部节点映射到类似于所有其他设备的东西的方法。格兰泽指出，这一概念正在得到扩展。他说:“我们正在努力为应用软件提供一个通用接口。”

ODVA的执行董事凯瑟琳·沃斯(Katherine Voss)提到了一个独立于媒体的平台——通用工业协议(CIP)。她说，这种方法将对象模型与较低的网络层隔离开来。因此，CIP扩展了基于以太网和其他网络，并为安全、运动控制和其他应用程序提供了扩展。她解释说，ODVA与其他相关方共同维护CIP，用户从中受益。

Voss说:“CIP允许公司跨多个网络集成I/O控制、设备配置和数据收集。”

OPC基金会主席Thomas Burke指出，促进所有网络标准之间的协作和互操作性一直是该组织的目标。OPC参与了增强型DDL (EDDL)标准的制定工作，该标准将允许终端用户诊断、配置和提取来自众多制造商的1500多万台设备和仪器的实时和资产管理信息。OPC也在推动并积极帮助开发新兴的OPC统一架构(OPC- ua)标准。(请参阅本期相关的“技术更新”。)

目标是让OPC服务器与物理设备通信，从而暴露其信息并提供对这些数据的无缝标准化访问。供应商必须为他们各自的设备实现这一点。当这样做时，OPC-UA将允许在设备中发现和浏览复杂的信息。相应的数据将在设备和更高级的软件应用程序之间交换。

Burke指出，用户不希望花时间编写代码来移动这些信息。“透明度是互操作性的关键。他说，终端用户从多个供应商那里购买产品，他们希望这些产品能够在不编写任何软件的情况下交换信息。

做好一件事

至于供应商，他们正以各种方式回应整合网络的需求。霍尼韦尔Experion控制和I/O产品营销经理Tim Sweet可以理解为什么这种努力是必要的。他说，这些网络中的每一个都在某些参数上进行了优化，而这些参数与其他参数是相互排斥的。

一个例子是Profibus，他指出，它最适合非常高速的控制，快速移动相当简单的数据结构。相比之下，foundation现场总线的数据和控制结构更复杂，传输速率更低。对斯威特来说，这种不同的关注点并不是坏事。他希望各种各样的网络都能把某一件事做得很好，而不是一个无所不包的单一网络。

像霍尼韦尔这样为各种网络提供主机系统的供应商面临两个挑战。首先是如何确保可靠和安全的通信。第二是如何使最终用户的配置变得简单和万无一失。无论使用何种网络标准，都必须为两者提供基础。

斯威特报告说，这项工作越来越容易了。首先，有更多的工具可以在网络之间架桥。现在可以使用第三方通信栈来实现更可靠和更安全的连接。他还指出，像EDDL这样的协作可以在主机系统与不同网络上的各种设备通信的方式上提供更多的通用性。此外，FDT小组的工作也促进了网络之间的和谐。

标准之间增加的合作是相当新的，例如，EDDL只有几年的历史。这在一定程度上是由于需要降低成本，从而刺激采用新的网络技术。

英维思过程系统系统架构总监亚历克斯•约翰逊(Alex Johnson)也认为，不同的网络是为特定的应用领域设计的，每种网络都有其优缺点。最重要的是，许多这些先进的网络并没有部署在全新的地点。他说，有很多已安装的设备，即使找到了完美的解决方案，也没人能负担得起更换的费用。

在英维思的案例中，Johnson表示，方法是开发一套大型标准接口，用于传统和智能I/O，以及SCADA产品和智能设备协议和总线。标准化数据传输、警报和消息、系统诊断和配置是通过规范化物理和逻辑通信层来完成的，以便每个应用程序以标准格式获取数据。通过使用FDT技术进行配置和系统诊断，还涉及到软件规范化。英维思还大力参与了OPC-UA的开发，该技术在过程控制中实现了Web服务。

其他供应商也参与并支持这项工作。例如，艾默生过程管理和西门子自动化与驱动最近宣布了一项技术交换，到2007年中期，西门子产品将支持F foundation现场总线和Profinet，而艾默生产品将支持Profinet和F foundation现场总线。这两个产品组将使用EDDL和OPU-UA实现这一目标。西门子A&D董事会成员Anton Huber在声明中指出，这一整合将在混合网络环境中特别有用。他说:“用户可以从各种过程仪表中进行选择，这些仪表具有适合相关控制系统的接口。”

卷烟，旋转烟盘

要举例说明这种网络结合和整合在实践中是如何工作的，请考虑一家自来水公司、一家光盘制造商和一家烟草厂。每一个都提出了自己的挑战，并产生了一个独特的，但普遍适用的解决方案。

该水务公司位于美国东南部，通过20多万个服务点为1500平方英里范围内的70多万人提供水和废水处理服务。除了不断增长的需求外，该公司还必须检测越来越多的污染物，目前监测的污染物超过200种。为了满足控制和报告需求，该公司采用了英维思DCS系统，并安装了无线SCADA网络。23个应用工作站通过T1线路上的TCP/IP进行通信，而8个集线器从155个远程站点的modbus配置plc接收900 MHz扩频无线信号。

英维思的Johnson指出，电力公司需要可靠的、但不一定冗余的实时控制。因此，调整pH值或氯化等关键过程被隔离到本地处理或泵站，而配置、历史和维护数据在23个工作站之间共享。通过将来自DCS标准应用程序的值映射到来自远程站点的值来实现数据的软件共享，反之亦然。这种设置的一个好处是，生产操作和遵从性报告的时间和金钱成本已经大大降低。

PTO的亨宁指出，一家光盘制造商的PLC控制器来自欧姆龙(Omron)、西门子(Siemens)、夏普(Sharp)、罗克韦尔自动化(Rockwell Automation)和三菱。它们运行Profibus和DeviceNet作为它们的现场总线。通过使用代理，控制器可以与另一个控制器和一个OPC服务器进行通信，从而使一台机器能够可靠地告诉生产流程中的下一台机器何时在运行，何时停止。

减少33%的工程时间

Henning表示，这样一来，工程时间减少了33%，故障排除改善了，调试时间减少了四周。综合起来，节省了大量资金。

最后，还有一个Prism Systems的Jones非常熟悉的项目。为了挽救烟草卷烟和自动化雪茄生产厂的一个自动化项目，Prism系统公司在最后一刻被叫了过来，面对着一堆乱七八糟的plc，却没有多少时间把它们连接起来。Prism使用的是基于profinet的西门子解决方案，除了少数使用ASi和类似低级网络的地方。主要的数据网络选择在很大程度上取决于是否有软件可以使这项工作变得更容易。琼斯解释说:“它将物体向上移动，并允许你将通信融入其中。”

从编写代码中解放出来后，Prism的员工将开发时间缩短了20%，因此能够更快地在最后期限内实现项目。这家雪茄制造商减少了生产时间和劳动力，提高了生产率，并更好地跟踪了在制品，这在一定程度上要归功于RFID标签系统。

琼斯认为，不同厂商的网络和产品的融合是基于标准的网络发展的自然结果。“这是你去这些开放网络的部分原因。他说，它适合多供应商项目。