倡议：工业以太网联合攻关 点击：10368 | 回复：89
发表于：2003-06-03 21:55:00
21楼
看了楼上的评论，我也想来说两句。
工业以太网（包含TCP/IP)应用于工业现场，其应用层以下的TCP、IP、IEEE802.X等协议，我们尽可继续沿用之，这样做的目的是保持兼容性，保证现场智能设备在网上能被远程访问。而我们现在要做的工作是研究适合工业控制的应用层以上（含应用层）的协议。可能会有人说，现在应用层协议那么多（比如Modbus、devicenet、cc-link等等），你还开发什么啊？在这里，我想说的是要开发出具有中国自己的知识产权的工业控制协议。目前我们用到的应用层协议并不是十全十美，举个例子，modbus只适合主从通信，它对测量数据采取轮询的办法，可当发生事故需要立即上报时，modbus就显得无能为力了。另外，应用层以上的用户层协议也是一块有待开发的领域。中国的自动化要发展，就必须有自己的协议，只有这样，才能在未来的工业以太网国际标准的制定中占有一席之地。当然，我深知要开发出这样的协议并非易事，我希望有志于成为中国的“西门子”的公司能加入其中，为实现中国自动化的美好明天而共同奋斗！
另外，我想对天堂鸟说两句，希望你能明白兼收并蓄的道理，工业控制界的许多新产品和技术一样，都是令人振奋的，技术是产品的基础，而产品可以推动技术的发展，因此，我们不应该拒绝新产品的发布。至于你提到的如何通过IE来控制PLC中的开关量和地址寄存器，你只要用Java语言编一个简单的远程监控程序就明白了。
发表于：2003-06-04 13:46:00
22楼
to:fieldbug
谢谢您的指教！
不过我是一个不到完全明白就不会罢休的人，我还是有些问题要问，希望前辈们多多指教，也请大家多多发表自己的见解。
1.楼上所说的要编写自己的应用层协议，我想问一句您论证过可行性吗？我们的应用程序配谁的硬件？别人的当然不行了，难道是我们自己的吗？现实点说，我认为我们还没有这个实力，也不见得有必要这么做，现在已经进入系统集成时代了，没必要为了争口气，而偏要去做人家已经做得很好的东西了。我们应该发挥自己的长处，该引用的就采用拿来主义，没有什么丢脸的。
那我就又不明白了，关于以太网我们到底要开发什么，我们以自己现在的实力可以做到什么，我们这么做的最终目的到底是什么？从而也引发了我的第2个问题。
2.我们研究以太网的终目的到底是什么？
我认为大家之所以疯狂的研究以太网，无非是想解决异种网络互连的问题，那么现在另外一种技术也很火呀，那就是OPC，怎么没有看谁在总线论坛上提到呀！相对于用以太网方案，“一网到底”的从硬件上来解决异种网络的互联，还不如让总线厂商在底层保持它们的个性，在传输层以上用OPC从软件上来实现异种网络的互联，我个人认为，这样更现实些，实际些。而且OPC技术现在已经有很多成功的应用了。如果那位兄弟还不知道OPC，我建议你看看这方面的文章，多去去OPC论坛看看。
3.我还想和大家探讨一下WEB技术在工业现场的应用。我真的很难想象一个工厂成天在INTERNET上进行远程监控，真的有必要吗？适合于多大规模的企业？
如果要是从客户端节省了客户的应用软件，只用市售浏览器就可进行监控，进而节省了部分开资，也更加灵活，这个角度来讲，WEB技术还是很好的。可是，用WEB进行监控，时实性还是个问题，讷讷不能满足时实性要求。
但我还是不理解为什么要把WEB SERVER放在PLC里（楼上abysmal在文章中提到），我感觉放在上位机更灵活，很多组态软件都有WEB SERVER功能。
4.关于管理网络有没有必要直接访问硬件的问题。我认为管理层想要知道设备运行情况，只要访问设备层主机就行了，直接访问硬件有什么用呢？
以上是我个人的观点和一些看法，拿出来和大家交流一下，请大家多多指教！希望大家多多发言！
发表于：2003-06-05 09:27:00
23楼
天堂鸟fan，joeyuang,还有fieldbug,你们好。
承蒙挂念，甚为感激。只是前一阵子忙着过节（既有儿童节在前，又有端午节在后），总而言之，是大大的辛苦。因此就怠慢了网上的朋友，万望海涵。
以太网的问题越谈越开，我都不知道从何说起了。为了避免过于冗长，就先对OPC、Embedded Web Server的问题，说说笔者的浅见。
OPC技术，确实是一种非常有用的解决异种网络通讯的办法。但它有其局限性。局限性之一：OPC是一种纯软件技术，而纯软件技术的缺点是速度偏慢。我们想象两个完全不同的网络，为了实现互联，必须在中间放置一台计算机（必须运行Windows），在计算机中插上不同的两块网卡。运行OPC Server从两个接口读写数据，并且需要自行编写OPC客户程序。试想这样的系统，无论是实时性，或是可靠性都存在相当的问题。而实际上，这样的方案常常用于现有系统的改造，而不是用于新系统的建立。局限性之二：OPC是基于微软视窗的技术。也就是说，OPC只能在Windows下运行。那样对它的应用就有很大的影响。工业网络的智能节点，不同于商用网络。大多没有足够的硬件资源来运行windows系统。对于这些嵌入式系统（可能运行VxWorks、uOS……），OPC可是完完全全的用不上了。
关于Web Server。毫无疑问，Web Server作为HMI，目前来说并非十全十美。不过一般来说，对于工厂的局域网环境，实时性倒是不存在问题（其实对于专用的SCADA软件，由于操作系统Windows并非实时操作系统，因此实时性同样不能完全保证，一般响应时间在1秒之内，就是很不错了）。个人认为Embedded Web Server存在的问题有以下方面：在技术方面，一是Java各版本之间的兼容问题；二是微软对Java暧昧的态度，使得Java前途难料。在市场推广方面，目前很难在工控界找到有能力做Java编程的工程公司，还有就是不同公司，所开发Web Server的Java接口不同，这给有志于此的工程公司会造成一定的困惑。
先聊这些，我要上班了。有空多交流哦。
发表于：2003-06-05 13:25:00
24楼
最近大家对以太网攻关提了很多想法，其中有些想法比较理性，也值得我们业内思考。
我一直在想这么一个问题，我们对以太网进行攻关，为了什么，这很重要，因为这是我们能不能坐下来共同做成一件的关键。
我以为，当前形势下，我们攻关工业以太网，主要有四个方面的原因：一是当前多总线并存的现状下，现场总线往哪里去？流行的说法是等市场自己来决定，与其死等，不如做点什么。
二是，国外在工业以太网方面的研究也一直没有停过，我们没有理由不做；
三是，更重要的是，我们对各类现场总线的理解远没有以太网这样熟悉，我们可能会做过一些实验、工程，对某种总线有一些了解，但我们对它的理解却远不够深，所以从技术上很难讲出令人信服的深层次的道道来。比如，我们大家一直较为推崇的FF，对于它为什么那么复杂，想过吗？能简单一些吗？简化以后还能用于流程工业自动化吗？如果能，我们能做什么呢？有机会让我们做吗？……
四是，我们除了以太网，似乎没有其他技术可以突破，FF吗？难！PROFIBUS？难！……，因为我们没有优势！而以太网方面，我们不比国外弱，因此有可能做出一点东东来。
综上，我以为，攻关工业以太网这一点似乎应该顺理成章了。
但又一个问题来了：用以太网，用于工业自动化，可能有哪些作为？
比如，在设备级（不仅是PLC级）可以做什么，也许有人要问，在PLC级做嵌入式WEB，有必要吗？放下这个问题，探讨一下，如果用嵌入式WEB，可以为我们提供什么服务，比如远程访问、远程诊断而无需专用的客户软件，岂不省事。假设有这种情况，如果你是系统开发的工程师，你出差时，用户正在用的系统出事了，别人解决不了，只有你能解决！而你手头又没有原始资料（在公司呢），想了解情况，怎么办，有嵌入式WEB不就解决问题了吗？
这就是以太网带来的好处！
当然，我也同意abysmL关于OPC和WEB Server的观点，有前景并不等于有现成的解决方案，还需要有志者一起出力！！！！1
用了以太网以后，究竟能为工业自动化做点什么，确实还没有什么定论。
它用于E网到底，能不能成功，大概只有时间和实践才能证明一切。
希望大家多出主意。
发表于：2003-06-27 23:21:00
30楼
应用层标准：设备提供基于socket的设备信息服务(tcp/udp?)
服务内容：
设备型号 ；字符串
设备功能（是什么、干什么用的） ；字符串
生产厂家 ；字符串
包含子功能模块个数 k ；整形
子功能模块 I 功能说明 ；字符串
子功能模块 I 包含输入变量个数 m ；整形
子功能模块 I 包含输入变量 j 功能说明 ；字符串
子功能模块 I 包含输入变量 j 的类型（字符串），值 ；？
子功能模块 I 包含输出变量个数 n ；整形
子功能模块 I 包含输出变量 x 功能说明 ；字符串
子功能模块 I 包含输出变量 x 的值 ；？
其中 1<=I<=k;1<=j<=m;1<=x<=n
发表于：2003-06-28 23:18:00
32楼
我认为,所讲的工业以太网(HSE)将成为未来3-5年应用的主流。应该是从多总线并存层面上的主流。工业控制领域还是市场驱动技术，尤其在过程控制领域。本安、防爆是不可回避的技术。总线供电问题在现阶段还受制于现场设备中的电子器件选择。工业以太网要完成TCP/IP协议和需要下载多种功能块的情况下，做到真正的总线供电是很困难的。虽然国际标准组织已公布了802.3af标准，但要做到一网到底，在现场设备中实现比较困难（包括：技术、成本）。当然，没有总线供电或不要求本安、防爆的设备除外。因此，开发HSE最紧迫的技术是网关技术（而HSE技术本身也是水到渠成的问题）。可以针对流行的现场总线，开发几种HSE网关。既解决多总线并存的现实，又可解决底层设备与上层管理网段的无缝连接。同样也可以与DCS并存而解决组成大系统问题。
发表于：2003-07-07 15:44:00
33楼
我一直从事前沿通讯系统设计工作，对工业控制方面了解不多。几天前一位从事工控的朋友与我交流了工业以太网的技术及其发展趋势，使我开始关心工业以太网的技术发展。在通讯领域城域光网是成为全球关注的焦点，一方面以太网以其简单廉价得以快速发展，并使其从企业向广域延伸；另一方面以“为语音优化”的SDH为基础的现有传输体制对IP承载没有效率。所以业界提出了多种技术来解决此问题。
我们分析发现：SDH与以太网都不是处理环网上的数据流的理想方法。因为以太网IP数据采用尽力传送的机制，具有很好的扩展性，很适应现在的突发性数据业务，但是，QoS没有保障，保护倒换的能力也很差，很难在利用环网的优势。SDH设备具有小于50ms的倒换时间，有多种保护方式，具有良好的QoS，但是SDH采用的是固定传送带宽，传送IP数据业务的效率不高，并且有一条备份带宽，造成很大的浪费，SDH对数据业务的传送不是最佳的选择。
基于对光网络的深刻理解及其发展趋势的准确把握，我们提出弹性以太网环路技术并申请专利。通过将近一年的开发我们已成功实现“弹性的分组传输”。
工业领域正在越来越多的利用通信领域已经成熟的技术来开发自己的通信网络。我发现我们提出的“弹性以太网环路”技术完全适合“工业以太网”：1.它对外提供标准以太网接口，从而不存在兼容性问题；
2.当1条或2条光纤被切断或者发生单点故障时，它有<30ms的保护切换时间来实现自愈，从而解决可靠性问题；
3.它的成本极低，安装简单，具有以太网的廉价性和可扩展性；
4.用基于策略控制机制（包括流量管理、动态流量整型、高优先级流预备带宽等关键技术），解决了以太网QoS没有保障的问题；从而可以保证控制网络的现场级、信息级及管理级流量的QoS；真正实现一网到底（不知我的理解是否正确）。
似乎有迹象表明，西门子正企图开发类似技术来实现工业以太网。
发表于：2003-07-15 14:36:00
35楼
工业以太网的发展和应用是在现场总线的多标准并存和异种网络通信困难的技术背景下产生的。其重要性和应用前景想必熟悉DCS系统和现场总线的人都清楚。正是由于最近几年网络技术的发展使得信息网络和控制网络有可能合二为一，也才有了E网到底的概念。
或许你的企业只是从事生产，没有必要上网，也没有必要发布网络信息，但是今天不需要并不代表今后不需要。作为工程技术应用，我们的确不需要考虑以太网有多少优点，能够解决问题的系统就是好系统。但是随着网络技术的发展，不能开放互连的系统和产品其前景是可以预见的，这也就是进行开发的必要性。
关于以太网，需要做的事情实在太多，譬如解决以太网传输的实时性、可靠性和安全性，实现具有以太网传输功能的嵌入芯片的研制，上层应用协议等等，都没有很好的成熟的解决方案。
不过我并不赞成楼主的提议，不可操作也没有。大家可以在各自感兴趣的领域集中精力钻研交流，提出共同的课题，早日实现技术上的突破。
发表于：2003-07-21 13:58:00
38楼
这么多人发言，多我一个不多。个人观点：
其实我们见识过的这么多家公司（当然大部分都是一些国外大公司）的产品，有几家能够互连互通的？为什么？纯粹是技术上的原因吗？我看未必。一种新的产品（技术）出来，必然涉及到众多的利益分割问题，而这个问题目前为止，没人（公司）能够摆平。既然大家都摆不平，而又都不肯向对方俯首称臣，那只有各自为政了。如果不是Xerox公司的慷慨大方（也可以理解为目光短浅），那么大家今天就不会在这里推Ethernet了，因为Ethernet将变得与FF、Profibus，Lonwork、CAN一样了，成为个别公司的技术专利。要用，可以，交钱。
再说Ethernet的一个根本性的缺陷（也可以说是先天性的缺陷吧，这么说的目的并不是全面的否定Ethernet）：Ethernet无法识别优先报文。当初的设计者并没有考虑到Ethernet会被用到工业控制中，而工业控制与办公室应用有着最本质的区别：实时性的要求。在平常人所遇到的应用环境中，网络偶尔发一下“飙”，有情可原，关系也不是很大，反正Ethernet可以设置自动重发功能，冲突后大不了重发一遍，解决问题；而在工业控制领域，话就不能这么讲了。事故发生时，往往有大量的事故信息向中央监控室发送（即告警风暴），这时候Ethernet根本来不及处理，由于Ethernet无法区分信息的优先级别（当然可以认为设置，但是这样一来就无法充分利用Ethernet的带宽，而且具体的带宽是多少，没人敢说，除非你去做严格的测试，否则在一般的应用中这是一个估计数），冲突是不可避免的，而累积冲突重发带来的结果是：网络瘫痪。不管你是10M也好，100M也好,统统瘫痪。这时候，网络的实时性根本无法保证。对于工业控制系统来说，无法保护实时性的应用是不可取的。现在的Ethernet技术做了一些改进（比如，增加了Ethernet的带宽，现在有1000M技术），但是并没有从根本上解决Ethernet所存在的问题。
发表于：2003-07-21 15:39:00
39楼
TO:那位一直从事前沿通讯系统设计工作的哥们：
有几个问题请教：
1、30ms/50ms的倒换时间问题。
在工业控制系统（比如说是电力供电系统），发生故障时恰好光纤断掉，然后你花30ms/50ms时间去倒换，再花20ms/50ms的时间去判断，再花50ms/100ms的时间去动作，有这么长的滞后时间，我看也没有什么必要去动作了。该烧的都烧完了，自愈不自愈没有什么意义。
2、成本低的问题。
目前情况来讲，我认为这是一个不太现实的愿望。不知道你了不了解华为公司的情况，他们生产交换机、传输设备、配套软件，令人惊奇的不是他们每年上百亿的销售额，而是每年高据电子行业榜首的利润率。这个问题也从侧面反映了要指望类似产品跳楼甩卖是不理智的。而且华为公司一直都没有解决QoS这个问题，其他公司能高到哪里？如果用国外产品，又何从谈起价格低这一说？
3、备份带宽。
不错，SDH是固定带宽，但不一定就要又备份的带宽才能实现倒换这一说，通道倒换也是可以实现的，华为公司有类似的技术，不知道你有没有接触过？所谓的“弹性分组”，实质是什么？不知道你有没有去了解过？建议你去找几个华为的哥们了解一下。
4、西门子公司。
其实西门子公司一直在做这方面的努力，其他国外的大公司如GE、Rockwell，ABB，Schneidler，Muller，WestingHouse，SEG等也都在努力，包括国内的很多大公司、小公司。Why？FREE。
发表于：2003-07-21 18:09:00
40楼
回复楼上兄弟的问题：
1，30ms/50ms的倒换时间问题。
工业以太网如果没有自愈功能，那么网络断了，你怎么解决？
如果网络不能自愈，当网络断掉后，你的设备是不是烧了你都不知道。
我想强调的一点是，光网络只是承担数据的透明传输功能。上层设备如何工作与它一点关系都没有。30ms/50ms的自愈时间比现在的工业以太网交换机的1s自愈时间小了一个数量级。
2，成本低的问题。
我在cisco工作的时候，知道它的产品的暴利，现在暴利的日子已经一去不复反了。
“弹性分组环技术”就是我们在cisco发起的。我们回国创业就是想把世界顶尖技术带回中国，并且希望高科技平民化。
老实对你说，它的成本非常低，全部的IP就在我们设计的一个芯片中。
3，备份带宽。
建议你回去好好学学SDH。
4，西门子公司。
西门子公司没有参与该标准的起草，因为它不够资格。它参照该标准的DRAFT2。1设计了他们的芯片。7月出样片，年底量产。
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