倡议：工业以太网联合攻关 点击：10361 | 回复：89
发表于：2003-07-22 09:38:00
41楼
TO:bu
楼上的兄弟：
1、倒换时间问题。
不知道兄弟有没有参加过类似钢铁厂之类的项目？在这类项目当中，如果出现工业事故的同时，通信网络亦发生故障（看似几率低的事情，在实际的工控现场往往会发生，别人称它为马太效应），这时如果底层现场设备不能够及时动作（比如，开闸放钢水），而是依赖于通信网络（比如说，你要去倒换），那么造成的经济损失是巨大的（百吨位炼钢炉的价值令人咋舌！！！）。只要设备正确动作，即使监控室无法知道现场情况也是可以容忍的，毕竟在重大经济损失与操作不便的取舍上，前者是首先要考虑的因素。
再比如，配电系统的大型变压器保护（我们权且考虑110KV设备），同样如此，烧掉一台变压器带来的直接经济损失在百万以上，还不考虑可能由此带来的人员伤亡以及整个系统的振荡、崩溃等。前几年中南海停电事件给我们带来的教训还是比较深刻的。
2、成本问题。
兄弟，我要问问你一个月的Salary是多少了。暴利如果一去不复还，我拿什么去支付你的Salary？（谈这个问题，我觉得我的观点可能有些偏激；但是凡事都是相对的，而且有纵向的对比，也得有横向的对比，缺一不可）
3、备份带宽。
给你个号码去联系：4565196
4、西门子公司。
我个人认为不要小瞧任何一个对手，更不要以历史做结论。西门子公司是没有参与Ethernet协议的起草，难道非要首先参与者才能分上一杯羹吗？Xerox公司倒是Ethernet的发起者之一，现在提到她，又有几个人知道？在国内（至少是现在），海龟派确实很牛（随便你从那个方面想），他们也确实眼界开阔，敢想敢做，创大事业者，有。但我始终认为，年青人做事，低调一点不是坏事。
发表于：2003-07-22 18:54:00
42楼
TO:TB
楼上的兄弟：
你没有明白我的意思。我给你打个比方航天飞机在太空中航行，它与地面的指挥中心通过无线方式发生联系，这种无线通讯信号不可能不受太空电磁波的干扰，因而不可能每次都正确，由于传输距离遥远，当传输的数据发生错误时，它重传的时间是秒级的，而且更糟糕的情况是它与地面失去联系。那么当航天飞机发生危险时，你是指责无线通讯这种方式还是该指责航天飞机的设计。按照你的说法如果让你去驾驶航天飞机，你是不会要无线通讯了。
我们现在所从事的设计，就是相当于改善这种无线通信传输调制方式，让它的抗干扰能力更强。也就是说我用RPR取代SDH，只是极大地改善了它的功能。这项技术被评为2002年10大电信热点技术之首。为什么，就是因为它比SDH具有成本低，性能强。
另外，据我了解电力系统为了确保可靠性，它的控制网络用的技术SDH/ATM。电力企业的办公自动化(OA)、MIS系统、电力市场和营销系统、电力调动系统(EMS)、配电管理系统(DMS)、呼叫中心(Call Center)以及电力自动化管理系统全部放在SDH/ATM上。目前国内已经有可查案例，就是用我们最初提出现已标准化的RPR技术来取代SDH/ATM。另外刚刚得到的消息西门子把它的RPR设备卖给了大亚湾。大亚湾的全部数据都在上面跑，他们为什么不担心核电站因为RPR设备失败或链路断掉而出现事故？？？请你告诉我。
还有，成本的问题，如果我的RPR设备与目前市场上ETHERNET交换机一样的价格，你说贵吗？这也是我坚持的高科技平民化理念，也希望得到你的支持。
华为SDH做的怎么样，我还不了解。华为副总黄**是中国SDH的鼻祖，也是我的朋友。
发表于：2003-08-02 19:48:00
44楼
好像这里的话题是工业以太网络，说来说去，成了某些大侠吹嘘自己认识哪个老总，骄傲于自己曾经在哪个国家呆过、干过的舞台了，真有意思，迷惑。。。。
各位前辈，一网到底好像是个好东西，如果我们谁能吆喝动莫大领导亲自支持一下，我想，这个头是可以开起来的，但是，其结果也一定只是搞出另一块鸡肋而已。中国的自动化设备厂家你也不是不知道，让他们放弃现有的能赚点钱的东西，去开发支持以太网的新智能设备（IED），就算是国内电力系统的南瑞，也不一定肯干：两个原因，一，反正现在也不愁没饭吃——吃的很好；二，扪心自问，即使这样“一流”的公司，有那个本事吗？连个DNP3、104的通讯规约都写不明白。
实现以太网络化肯定是方向，是前景，有钱途，但你总不能一夜之间让国内那麽多狗屎设备都改造完毕，用户很傻（一般不懂什麽叫技术——电力系统和某些工业企业的老总为先），用户很精（一般不舍得花钱，或多花钱）。
所以现在我们要做的是开发一种既能兼容现有的各种狗屎IED，又能接入未来的各种直接上网的IED，同时兼容各种现场总线的通讯设备，这种设备提供多种端口（包括网络端口）、多种规约的接入能力，并能将数据发送到以太网络上，还提供基于TCP/IP的远程服务，内建WEB服务。你说，现实点来看，这样的东西不是真正的好东西？还用得着争来争去？
这样的东西，现在有相似的产品发布（国内），但功能实在太那个，根本不能进行多协议的转换和数据服务。
好了，我也是瞎说的。听说国内有公司在进行此类项目，也很有成果，好象叫什麽GridWay，你们可以多关注一下。
发表于：2003-08-02 20:07:00
45楼
to楼上叫“TB”的：
你的意思是你是“土鳖”吧！不好意思，开个玩笑。。。。
但是，你真的应当好好看看电力系统方面的书。
如果一个变压器烧了，即使（假设）通信网络是实时的，你又能如何呢？！难道你的反应是钠妙级的？能够快速切除变压器的输入？笑话。每个电力系统的一次设备都有自己的所谓保护装置，发生危险故障，只能靠它们来完成故障的解除，炼钢炉也是一样的。
我们通过网络来控制和监测各种装置、设备，并不是要把其所有当地功能都集中到上位机来完成。
监控系统，说白了，就是要让底层的装置设备在死悄悄之前、过程中、事后，给你发出告警，让你知道发生了什麽，如何发生，为何发生而已。当然，现场设备的一些功能也可以潜入上位系统来完成，但毕竟是少数，也不是潮流，是真正的土鳖做法。
控制系统的网络化只是能有效改善原有模式下的设备接入，兼容，容量，改造和适应性，故障恢复能力，数据服务等特性。
发表于：2003-08-03 13:25:00
46楼
正在进入控制领域的工业以太网
几年前，当现场总线大战硝烟正浓时，传统上用于办公室和商业的以太网却悄悄地进入了控制领域。近来以太网更是走向前台，发展迅速，颇引人注目。究其原因，是由于工业自动化系统正向分布化、智能化的实时控制方面发展，其中，通信已成为关键，用户对统一的通信协议和网络的要求日益迫切。另一方面，Intranet/Internet等信息技术的飞速发展，要求企业从现场控制层到管理层能实现全面的无缝信息集成，并提供一个开放的基础构架，但目前的现场总线尚不能满足这些要求。应该说，现场总线的出现确实给工业自动化带来一场深层次的革命，但多种现场总线互不兼容，不同公司的控制器之间不能相互实现高速的实时数据传输，信息网络存在协议上的鸿沟导致出现“自动化孤岛”等，促使人们开始寻求新的出路，并关注到以太网。以太网有以下优点：
(1)具有相当高的数据传输速率(目前已达到100Mb/s)，能提供足够的带宽；
(2)由于具有相同的通信协议，Ethernet和TCP/IP很容易集成到IT(信息技术)世界；
(3)能在同一总线上运行不同的传输协议，从而能建立企业的公共网络平台或基础构架；
(4)在整个网络中，运用了交互式和开放的数据存取技术；
(5)沿用多年，已为众多的技术人员所熟悉，市场上能提供广泛的设置、维护和诊断工具，成为事实上的统一标准；
(6)允许使用不同的物理介质和构成不同的拓扑结构。
至于以太网存在的不确定性和实时性能欠佳的问题，已由于智能集线器的使用、主动切换功能的实现、优先权的引入以及双工的布线等，基本上得到了解决。通过提高数据传输速率，仔细地选择网络的拓扑结构及限制网络负载等，可将发生数据冲突的概率降到最低。此外，如Hirschmann公司已开发出一系列加固的、适合用于工业环境的密封和抗振动的以太网器件，如导轨式收发器、集线器、切换器、连接件等；Woodhead Connectivity公司推出保护等级为IP67的RJ-45连接器件。凡此种种，给以太网进入实时控制领域创造了条件。正因为如此，ARC(Automation Research Company)预测今后Ethernet和TCP/IP将成为器件总线和现场总线的基础协议。VDC (Venture Development Corp.)在1999年3月19日发布的调查报告中预测，在工业控制应用领域，以太网的世界市场份额将由1998年的8.4%跃升为2003年的22%，是各种总线中升幅最大的。
目前世界上已有一些国际组织从事推动以太网进入控制领域的工作，如IEEE(美国电气和电子工程师协会)正在着手制订现场总线和以太网通信的新标准。该标准将使网络能看到“对象”。IAONO(工业自动化开放网络联盟)最近与ODVA和IDA集团就共同推进Ethernet和TCP/IP达成共识。ODVA(DeviceNet供应商协会)于2000年3月17日发布了一个为在工厂基层使用以太网服务的工业标准。FF(现场总线基金会)于2000年3月29日公布了高速以太网(100Mb/s)的最终技术规范(FSI1.0)。工业以太网协会与美国的ARC、Advisory Group等单位合作，开展工业以太网关键技术的研究。目前1000Mb/s以太网的发展已进入实用阶段，虽然其价格还比较昂贵。由以上分析可知，以太网进入工业控制领域是一个不可忽视的发展趋势。本文概要介绍工业以太网最近的一些进展，并对今后的展望作一些探讨。
一 在应用层中的进展
1. 封装 众所周知，以太网自身只提供一系列的物理介质定义和一个共享的构架。构架包括物理介质、帧格式和LAN设备数据的寻址格式，即它只提供物理层和数据链路层。而Ethernet、TCP/IP则包含IP协议(层三)、TCP或UDP协议(层四)，当以太网用于信息技术时，第七层含有HTTP(超级文本传输协议)、FTP (文件传输协议)、SNMP(简单网络管理协议)、SMTP(简单电子邮件传送协议)和Telnet(远程登录)等。但当它用于工业控制时，体现在第七层的是实时通信、用于系统组态的对象以及工程模型的应用协议。对这些不同的概念进行组装称为“封装”(Encapsulation)。TCP/IP支持基于异种操作系统的异种网络间的互联，它是真正的开放系统通信协议，已成为目前国际上进行异种网络互联的事实上的标准。
“封装”是将报文帧嵌入到TCP或UDP的容器中。典型的例子有Rockwell Automation和ODVA开发的Ethernet/IP、FF开发的HSE(高速以太网)、Schneider Electric开发的Modbus TCP/IP。所有这些协议数据在发送到以太网以前，现场总线报文基本上没有什么变化并作为“用户数据”嵌入到TCP/IP帧内，很容易向下兼容到基于以上总线的协议。
Rockwell Automation和ODVA推出的Ethernet/IP，应用了压缩的ControlNet和DeviceNet协议的CIP(Control and Information Protocol，控制和信息协议)，如图1所示。
CIP通过“隐性”和“显性”信息提供用于存取数据和控制设备的宽范围的服务。
在发送CIP数据包以前必须对其进行封装，CIP数据包给定一个报文首部(header)，该首部的内容取决于所请求的服务属性。
通过以太网连接的CIP数据包包括一个专用的以太网首部、一个IP首部、一个TCP首部和一个封装首部。封装首部包含的字段有控制命令、格式、状态信息和同步数据等，这允许CIP数据能通过TCP或UDP传送并确保在接收方进行解码。
Schneider Electric推出的“透明工厂”，其核心是Ethernet和TCP/IP，封装有Modbus协议的Modbus TCP/IP的模块应用于Memetum PLC。Modbus TCP已成为半导体工业的标准EMIE54.9-2000。
FF的HSE是高效地映像到UDP (用户数据报文协议，一个被认为优于TCP的传输协议，其首部比TCP首部短而简单，只需8个字节，而TCP为长度可变的40个字节)的一个最佳例子，HSE采用Publisher/Subscriber协议，为IEC61158现场总线国际标准的类型5。
另一种解决方案是在现场总线的上层运行或封装有TCP/IP。Interbus就是这种解决方案，它的以太网策略是将TCP/IP报文分割为若干个小型数据包并封装在Interbus的参数通道进行传输，其总和帧协议仍保持不变。这些被分割的数据包将在接收方重新装配从而恢复为原来的TCP/IP报文。
封装方案的缺点是协议的效率低，以太网的首部比用户数据大得多，从而大幅度地增加开销，因此封装方案只适用于发送大容量的数据信息。
2. 代理服务器 代理服务器(Proxy)类似于对两个不同通信协议进行转换的网关(Gate-way)，但其功能要比后者强得多。代理服务器的主要目标是将标准现场总线网络集成到工业以太网网络，其主要优点是现有的现场总线设备在今后仍能长期使用，从而保护用户的投资。支持这种观点的是由Profibus国际组织发布的Profinet，它包含两个概念，即开放的、面向对象的运行期(Runtime)概念和独立于制造商的工程概念。运行期概念基于TCP/IP、UDP、RPC(运程程序调用)和DCOM，并对这些基本机制进行加强和优化，因而它适合于高实时性能要求的应用领域。工程概念包括建立工程对象模型，它不仅使用户能通过不同制造商的组态工具进行开发，还可以采用分面(Facet)的方法定义制造商和应用专用的扩展功能，因此支持在单个工厂范围集成不同制造商的产品。
3. 实时通信系统 IDA(Interface for Distributed Automation，用于分布式自动化的接口)采用美国California公司开发的位于第四层的NDDS实时通信系统，NDDS是Publisher/Subscriber模式，提供宽范围强有力的应用服务。IDA的另一个重要特性是基于Web的设备管理。所有现场设备均有其本身的Web页面，包括组态、操作和诊断参数，用户可通过标准的浏览器进行访问。基于XML的设备描述简化了系统的组态，并支持设备的互操作性和互换性。IDA位于工业以太网的第七层，它还定义从第四层到第七层和应用接口(API)之间的通信，甚至还包括应用程序的标准编程接口。IDA集团在2001年的德国汉诺威博览会上公布了其技术规范。IDA的模型如图2所示。
二 嵌入以太网的I/O 早在1998年，Foxboro公司就成功地将其Micro-I/A自动化系统中的以太网I/O用于德国Bayer AG公司的氯碱分厂，以太网将所有现场设备、控制器和PC机工作站集成为一个高可靠、低成本的实时控制的信息网络。近年来，一些公司已推出不少以太网I/O产品，举例如下：
(1)Opto 22从1998年第四季度起开始提供以太网I/O产品，并不断扩展和改进其产品，如开发符合802.11和802.11b的无线电访问以太网产品和用于管理的SNMP以太网产品；
(2)National Instruments的Field Point I/O能提供现场设备到以太网的链接；
(3)SixNet提供嵌入以太网芯片的I/O模块；
(4)Optimation(Hutsrille, Ala)发布内装以太网的I/O新产品；
(5)Automation direct.com和Omron Electric联合宣布的以太网I/O新产品已面市；
(6)GE Fanuc Automation在2000年的美国国家周上宣告其所有的自动化产品均支持与以太网的链接；
(7)Zonework(Temecala, Calif)推出其第一套产品，声称是使传统的自动化控制器能访问以太网的基础结构；
(8)Action公司的子公司Busware公布以太网的E系列I/O模块，如图3所示。
此外，现在已有嵌入以太网芯片的智能现场总线设备问世，如Schneider Electric的Altivar 58变频器，不仅能连接到本公司的PLC系列，亦能连接到内装有Web服务器的第三方控制器。通过该控制器，还可远程存取Altivar 58变频器的各种数据。
三 网络就是控制器 德国Jetter AG(Ludwisburg, Germany)最近发布的Jetweb自动化系统立意新颖，它是基于100Mb/s以太网的分布式智能控制系统，宣称“网络就是控制器”的观点。其特点是：(1)类似Internet的结构，对数据的实时传输不需要编程，不需要考虑网络的层次结构；(2)对用户来说，只有一组数据和一个程序，所有数据在网络中只需表达一次，程序和数据均可以重复使用，网络扮演真正服务器的作用；(3)从传感器到工厂管理层，只有一条以太网总线进行直接通信；(4)可连接到Internet，实现整个工厂全球化联网；(5)以太网既是连接到各种智能模块的系统总线，又是连接现场设备的现场总线，内部和外部的通信在此没有什么区别，集线器技术被集成在每个控制器中，通过分配地址空间将内部通信从外部通信中分离出来。
四 小结 Siemens Energy & Automation的网络产品经理Horst Kohlbert说：“嵌入有以太网的现场设备，以及嵌入的Internet服务器不久都将成为现实”。这个预言提示工业以太网即将进入现场控制级。但从目前的趋势来看，已有的现场总线仍将继续存在，不太可能退出历史舞台。在现场级，工业以太网能占领一定的市场，但它是否能作为实时控制通信的单一标准，一时难作定论，最有可能的是发展一种混合式控制系统。此外，并非每种现场总线都将被工业以太网总线所替代，如AS-i、CAN，这两种现场总线就应用于二位I/O传感器/执行器而言，无疑是最佳的(AS-i传输4位数据，且总线可带电；CAN最多传输8个字节)，还有一些专用总线，如SERCOS (用于数控，控制运动轴，为IEC61491国际标准)、Instabus(用于楼宇)，都有其专门的应用领域，均不适宜于工业以太网。另外，易燃、易爆(如化工、制药)，以及环境条件恶劣、可靠性要求很高的应用场合，也不适宜于应用工业以太网。
综上所述，已有的现场总线有它自己的市场定位，将来仍将保持这种状况，或与工业以太网相结合。现场总线不可能为工业以太网所替代，但后者发展的巨大潜力决不容忽视，其应用领域定将不断地得到扩展。
发表于：2003-08-03 14:21:00
47楼
这么多人都在谈论工业以太网，几乎每个都收到这方面的来信，说明她已受到广大业者的关注。
笔者近几年从事这方面的研究，也取得了一些成果，在这里也不想自我吹嘘。
昨天看电视，看到易趣网的老总（好象叫邵亦波的）接收访谈，别的不说，但说他将易趣网办起来了，而且在国内也还有些名声，当然还有张朝阳，。。。
想说的是，以太网以前是用在办公室里的，用在工业控制中是因为工业信息技术发展的需要，也因为国际上现场总线的研究力量太多分散，没能统一，如果有哪个现场总线象办公室里的以太网一样占有统治地位也许就没有今天的工业以太网研究了（原谅我太绝对了些）。
但经过这几年的发展，确实以太网可以满足一些工业控制要求，但一是以太网应用于工业控制特别是应用于现场设备级，还需要很多工作要做，二是推广工业以太网确实还需要一段时间，不太会一蹴而就的。
但是各位高人，我想说的是，如果我们能够冷静的坐下来，集中力量做些具体的工作，也许会发现确实可以做很多工作，也有很多成果的，许多工作也不是想象中那样容易，但也不是那样太难。
如果是这样，也许我收到的不再是这些表面上的争论工业以太网行不行了，而是一堆问题，解决问题中的一些问题，在相互帮忙，相互提高，相互前进。
如果是这样，相信一二年后，会有一堆成果展现在用户面前。
如果是这样，相信一二年后，关于工业以太网究竟行不行会有分晓的。
如果是这样，真正想合作的，会找上门来的，即使你不在网上表白。
再告诉大家一个消息，IEC已开始制定工业以太网方面的标准，一个是“工业网络系统的线缆安装导则”，一个是“实时应用系统中的以太网行规”。
所以我们应该如何做，相信各位高人一定有主意了吧。
以上拙见，当否，请多指正。
发表于：2003-09-08 20:20:00
54楼
有几个问题谈一下：
(1)本讨论主题是战略性的。吴志扬老师的《倡议：工业以太网联合攻关》，是有高度的，值得倾佩的。工业以太网联合攻关有以下几方面：①制造业联合攻关，争取更大的生产份额；②可以主导产业的销售业的联合攻关，前瞻性的推广工业以太网；③为保障投资的长期回报，最终用户更多采用工业以太网，联合攻关；④工业以太网趋于成熟，科研机构和各公司技术联合攻关，争取更大的技术领地；⑤制造业、销售业、最终用户、科研机构和各公司联合攻关，发挥群体作战优势，形成稳定的产业链⑥国家行政机构的支持，建立辅助扶植计划！
(2)技术的革新带来的是更高的生产效率和更低的成本。由于工业以太网的拓扑结构，使的信道布线费用大为减低，这是工业以太网最大优势之一；除了成本低外，可进一步提升的传输率，使传输信息量提高，带来的精准控制优势；成熟的拓扑设备，减少了工控网地域限制；上层软件丰富和开发便利也给工业以太网增加了优势，与成熟的商业计算机（如：信息服务器）互连优势，使得策划、制造、管理、销售结合一体；工业以太网系统开放，可以迅速培养大量相关人才，这也是最大优势之一，而且是我们最看重的。
(3)短期看，工业以太网与其他形态通信方案，并存是一定的。我想吴志扬老师考虑更多是我们有此机会，要抓住这次更新浪潮。就现在而言，许多通信方案都有和工业以太网的互连模块，这是工业以太网发展的机会，同时也显示了它将成为工控主流；对生产信息整合需求日增，优势企业更将生产规划与日需求、销售结合建立智能动态模型，进一步节约成本，改善产品；各大信息业厂商加盟工业以太网，尤其是一些没有进驻工控领域的大牌，他们亦希望在此有所建树，有他们推广，工业以太网如虎添翼，而且，更带来难得的竞争秩序；恰逢中国制造业高度发展，在量变到质变的转换期，辅助制造在向引领制造转变；同时政府和社会各界对基础制造业的关注，也会为工业以太网我国推广带来巨大动力。
(4)下一代无线宽频独立信道网，已经进入实质研发阶段。工业以太网发展空间很大，以后技术更新会更快，这个机会很难得。过了此时间，不仅此谈论无意义，更不可能有一家公司或者科研机构发展壮大与世界平级。更会有更多的外国此领域机构蚕食中国市场。在此，会有一部分有实力的企业和科研机构发展工业以太网，为未来作准备；政府和社会各界会对此倍加关注。
(5)我们真的有信心，做出一些成就；也有能力为未来憧憬、奋斗。需要的仅是您的参与支持！！！
(更多相关内容可见：《几种现场总线在国内的发展展望》)
发表于：2003-09-09 16:25:00
55楼
关于《倡议：工业以太网联合攻关》一题,讨论的人很多.这应是一件好事.中国的工业控制领域需要更多有想法的人来关心.对于工业以太网(HSE).自公布为国际标准之前和之后.都受到人们的普遍关注.实际上在其之前,中科院沈阳自动化所就已对其进行了预研跟踪.在2000年正式立项.现已经研究开发出了两种产品:<HSE/H1网关>及<基于HSE的智能分布控制站>.第一种产品可以方便地将FF H1现场总线接入工业以太网.而<基于HSE的智能分布控制站>可以柔性连接六个I/O模块(每个I/O模块可以有八或十六路输入/输出).并嵌入有软PLC虚拟机,具有PLC功能.现正进行一致性和互操作测试。今年底或明年初应可以通过FF国际标准组织的测试。
详细信息可与中科院沈阳自动化所\中科博微自动化技术有限公司联系
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